基于银纳米颗粒/碳纳米管的可压缩柔性高灵敏压阻式传感器的研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xfengwujiutian
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作为一种高灵敏传感器,压阻式传感器在可穿戴电子器件方面有重要的应用前景,所以研发压阻式传感器变得尤为重要。然而,如何利用简单、廉价和可控的方法,制备高灵敏度的柔性压阻式传感器仍然是一个挑战。本论文以柔性海绵为基底,简单方便的“浸泡干燥”为制备方法,以银纳米颗粒和碳纳米管复合材料为传感材料制备了柔性、可穿戴和高灵敏度的压阻式传感器,其主要特点和创新点如下:(1)基底材料易得且性能优异:本文采用了高柔性、可压缩、高弹性和良好亲水性的海绵为基底,成功地拓展了压阻式传感器的测试范围(2.24-61.81 kPa)。其中由于海绵具有分层多孔的结构,能为传感材料的附着提供基本的骨架。(2)传感材料的协同效应显著提升传感器的性能:利用碳纳米管和银颗粒复合材料的协同效应,能有效地弥补了传感材料各自的不足,成功地制备了具有高的灵敏度(在2.24-11 kPa压强范围下灵敏度为2.12 kPa-1,在11-61.81 kPa范围下灵敏度为9.08 kPa-1)的压阻式传感器。同时,为了进一步优化传感器的性能,文中又进一步测试了碳纳米管和银纳米颗粒分别在不同比例(1:0,1:10,1:15,1:20)下,传感器的性能。(3)制备方法简单高效:本文创新性的采用了“浸泡干燥”方法制备了性能优异的传感器,即将海绵浸泡在碳纳米管和银颗粒均匀的分散液中,然后取出干燥,并反复重复该操作,制备了结构简单和成本低廉的柔性压阻式传感器。该器件在2000多次的压缩-释放循环测试后,电流随时间变化的曲线依然显示了很好的周期性,说明该传感器具备优异的循环稳定性和几乎可以忽略的迟滞性。本研究为实现柔性、可穿戴和高灵敏度的压阻式传感器提供了新方法,同时,该传感器在电子领域具有广泛的潜在应用价值,例如用于智能交通、运动性能检测和人机交互界面等领域。
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