基于碳纳米管的湿度检测仪的研究与实践

通过对湿度检测的重大意义进行分析,得出了本湿度检测仪的价值和意义,介绍了仪器的设计思路和应用前景,同时介绍了一种特殊的信号采集方法,从而将电阻的变化直接转化为信号的频率变化,再将此高频信号传入单片机,从而实现对信号的数字处理。文章中还涉及了软件程序设计,主要包括频率信号的频率读取和LED数码管显示的Keil C语言程序...     

基于F型梁的光纤光栅加速度传感器

为满足悬臂梁式传感器测量带宽大、灵敏度高的需求,采用F型梁增敏结构设计了一种光纤光栅加速度传感器。首先推导出传感器的谐振频率和灵敏度公式,在此基础上使用MATLAB优化传感器参数,并利用ANSYS对传感器进行模态分析和谐响应分析,得到了传感器的模态振型图以及两种不同阻尼比条件下的幅频响应,仿真结果与理论计算基本一致。制作了2个传感器实物,对直接封装的传感器1和填充硅油后封装的传感器2进行了幅频响应、灵敏度特性和横向抗干扰能力测试。实验结果表明：传感器1的谐振频率约为168 Hz,测量带宽为1.5～50 Hz,灵敏度系数为159.84 pm/g,横向抗干扰度为9.88%,谐振频率和灵敏度理论值与实际值误差分别为0.93%和3.29%;填充硅油后的传感器2的测量带宽为1.5～100 Hz,灵敏度系数为133.57 pm/g,横向抗干扰度为8.1%。实验证明在传感器内部填充硅油可以增大传感器工作带宽,提高横向抗干扰能力。     

基于柔性铰链的光纤光栅二维加速度 传感器的优化设计

为实现对待测表面两个方向的振动监测,基于圆形柔性铰链设计了一种布拉格光栅双向加速度传感器.首先,推导出该传感器的谐振频率及灵敏度的理论公式,然后基于圆形铰链刚度的理论公式,推导并验证了铰链的刚度经验公式.通过MATLAB对传感器的数学模型进行优化设计,得到在满足工作要求时,传感器灵敏度达到最大时的尺寸参数.激振实验结果表明,该传感器的谐振频率约为368Hz,灵敏度约为107.3pm/g,横向抗干扰度为4.8%,谐振频率和灵敏度理论值与实际值的误差分别为-4.2%和7.0%.     

多壁碳纳米管薄膜的压阻效应研究

对多壁碳纳米管薄膜的压阻效应进行了研究. 实验所用的多壁碳纳米管用热灯丝化学气相沉积法合成, 压阻效应用三点弯曲法测量. 研究发现: 在室温下与500微应变内, 原始的多壁碳纳米管薄膜无明显压阻效应, 而经化学修饰处理的碳纳米管膜的压阻因子最高可达120左右, 大大超过多晶硅(Si)在35°C时的压阻因子30, 并且压阻因子与制备方法密切相关. 重点讨论了多壁碳纳米管薄膜产生压阻效应的机制.     

基于压电加速度传感器的振动测量系统研究

为实现对振动的有效测量,构建了压电式加速度传感器的振动测量系统;分析了压电加速度传感器的力学模型及基本原理,并采用灵敏度比较法标定传感器,阐述了测振系统的硬件组成及软件设计方法,搭建了工程实际测振的实验模型;实验结果表明,该测振系统运行稳定,可移植性强。     

基于加速度矢量特征的老人跌倒检测装置设计

针对老人意外跌倒的及时救助问题,设计了一种基于加速度矢量特征的老人跌倒检测装置。该装置结合加速度传感器MMA8452Q、GSM通信和GPS定位技术,通过分析人体姿态变化时的加速度矢量特征,利用加速度Z轴分量和加速度幅值作为跌倒判定的基础准则,并且考虑到跌倒后是否严重未起来,以加速度幅值的瞬时变化值为辅助提高了对于跌倒检测求助事件的判定准确性,据此远程报警并发送老人位置信息以及时施救。实测结果表明,该装置能准确地辨别出老人日常行为和意外跌倒需要求助状态并进行报警,降低跌倒带来的风险,实用性强。     

基于碳纳米管的柔性平面微型超级电容器

超薄电子器件的蓬勃发展和日益增长的人性化需求极大促进了可穿戴柔性微器件的发展,但是沉积电极材料在柔性基板上的技术仍处于起步阶段. 本文通过结合四面体制备器辅助涂层法和激光切割叉指构型技术,大规模地将碳纳米管沉积到商用印刷纸上作为电极,切割组装获得了柔性对称微型超级电容器. 制得的微型超级电容器的电化学性能可以通过简单地选择不同的四面体制备器模型制备不同厚度的碳纳米管薄膜进行调控. 优化获得的碳纳米管薄膜基微型超级电容器在0.02 mA的电流下,具有高达4.56 mF/cm²的面电容. 微型超级电容器经过连续10000次循环,器件的性能仍然可以保持接近100%. 四面体制备器辅助涂层方法和激光切割叉指构型技术为制备经济的微电子器件提供了新的视角. 附着碳纳米管的纸电极实现了可调控的面电容,在未来制备平面构型的不对称微超级电容器方面展示了广阔的应用前景.     

基于层层自组装碳纳米管的应变检测仪

通过对微小应变检测意义的分析,提出了本检测仪在实际应用方面的价值和前景。基于对碳纳米管导电机理的分析、制备薄膜电阻,利用其电阻随形变变化较为灵敏的特性,将电阻的变化转换为电压值的变化,经过数据采集、放大和数字处理设计了应变传感器。     

柔性压阻式压力传感器的研究进展

柔性压阻式压力传感器作为柔性压力传感器的重要分支,具有结构简单、灵敏度高、工作范围大、响应速度快及稳定性高等特点,在人类运动行为探测、健康监测、仿生电子皮肤开发及人机交互等领域均具有潜在发展需求.但是截至目前,如何同时实现低成本、高性能、低能耗和自驱动仍旧是柔性压阻式压力传感器未来所面临的挑战,而新型传感机制的开发、新型功能化纳米材料的融合及柔性器件的新型制备工艺将是未来发展的方向.本文综述了近年来柔性压阻式压力传感器的研究进展,从传感机制出发,对柔性压阻式压力传感器的活性层材料种类和微结构设计类型进行了总结,最后对其未来的潜在应用进行了展望.     

强度调制的啁啾光纤光栅加速度传感器

设计了一种基于啁啾光纤布拉格光栅的新型加速度传感器,该传感器主要由矩形悬臂梁构成的传感机构和光纤光谱仪及光电探测器组成。导出了啁啾光纤布拉格光栅的反射谱带宽与加速度的关系;通过光谱仪检测啁啾光纤布拉格光栅反射谱的带宽或检测光电探测器输出的电压,即可获得加速度的大小。实验结果表明,该啁啾光纤布拉格光栅反射谱带宽及光电探测器输出的电压对温度变化不敏感,且在0~700 m/s2测量范围内,反射谱带宽与加速度间具有良好的线性关系。由于反射谱带宽展宽造成了光纤布拉格光栅反射率的降低,因此光电探测器输出电压的线性响应范围只能达到0~35 m/s2,带宽和电压灵敏度分别达到0.005 6 nmm-1s-2和0.785 6 m Vm-1s-2。     

碳纳米管在银基底上的表面增强拉曼散射光谱研究(英文)

介绍了一种单壁碳纳米管表面增强拉曼散射的新方法。依据碳纳米管独特的力学性能,在银表面直接研磨单壁碳纳米管,在形成纳米级粗糙银表面的同时,单壁碳纳米管也吸附在银表面上。在银表面粗糙程度和单壁碳纳米管厚度适中的区域得到了高质量的单壁碳纳米管SERS谱。该方法消除了溶剂的干扰,保证了结果的准确性,理论分析和实验结果表明该方法是正确的、可行的     

基于第一性原理研究单壁碳纳米管的力学性质

用基于第一性原理的Crysta103软件中的Hartree-Fock近似和密度泛函与Hartree-Fock混合近似两种方法计算一系列碳纳米管的杨氏模量,对两种近似方法的计算结果进行比较.Hatree-Fock近似计算的杨氏模量与实验和其它理论结果符合较好;密度泛函和Hartree-Fock混合近似计算的杨氏模量偏小,...     

基于碳纳米管场致发射的电子枪的初步研究

给出了基于碳纳米管场致发射电子枪的初步研究结果. 碳纳米管场致发射试验证明碳纳米管是一种很好的场致发射材料. 试验中, 在极间场强2.7MV/m的情况下得到的电流发射密度为0.5mA/cm².     

基于中红外光谱吸收技术的一氧化碳气体检测系统

基于中红外光谱吸收技术,利用一氧化碳(CO)气体分子在4.6 μm处的基频吸收带,采用新脉冲的红外光源和双通道的热释电探测器,研制了一种CO浓度检测系统。该系统主要由脉冲调制式宽带热光源、开放式椭球聚光镜/气室、双通道探测器、主控及信号处理模块构成。通过优化开放式椭球聚光镜/气室,气体吸收光程达到40 cm, 探测器输出电信号的幅度增加约为原来的2~3倍。因此,采用椭球聚光镜后,将在一定程度上提高系统的信噪比从而改善系统的性能指标。利用配备的CO气体样品,研究了该系统对CO气体的传感特性。实验结果显示,该系统的最小检测下限为10 ppm,在该浓度点的测量误差约为14%;在20~25 000 ppm范围内的测量误差小于7.8%;对0 ppm气体样品的连续50分钟测量结果的最大偏差约为3 ppm,标准差约为0.18 ppm。同基于量子级联激光器和分布反馈激光器的CO检测系统相比,该系统具有性价比高、光路结构简单等优势,从而在煤矿、环保等场合下的CO检测方面具有较好应用前景。     

碳纳米管的拉曼散射研究

本文介绍碳纳米管研究的最近进展。简单描述碳纳米管的生长和形貌结构特性,着重分析不同方法生长的多层和单层碳纳米管的拉曼散射测量结果     

Multilayer Film Assembly of Carbon Nanotubes

An approach to assemble multilayers of carbon nanotubes on a substrate is resented. Chemical vapor deposition using a transition metal catalyst formulation is used to grow the nanotubes. Results show a bilayer assembly of nanotubes each with a different density of tubes.     

GaAs微尖上碳纳米管的制备

采用热化学气相沉积的方法在选择性液相外延方法制备的GaAs微尖上生长碳纳米管。利用扫描电子显微镜以及拉曼光谱对生长的碳纳米管进行表征。结果表明:GaAs微尖在高温下重新结晶成条状梯形GaAs阵列,生长的碳纳米管连接在相邻的GaAs阵列之间,形态规整,具有较好的石墨微晶结构。在此基础上,提出在微尖上生长纳米管的模型,为实现微纳器件互联提供了一种新方法。     

Interaction of Carbon Nanotubes with Some Polymers

Microscopical, differential scanning colorimetry (DSC), and X-ray structural investigations of solution crystallized carbon nanotube (CNT) composites with linear polyethylene (LPE), isotactic polypropylene (iPP), polybutene-1 (PB-1), and nylon 6 (PA6) disclosed varying degrees of surface interaction and nucleation effect of CNT in these polymers and formation of oriented shish-kebab overgrowths on the CNT ropes in LPE and PA6. The character of the attraction and orientation forces at the CNT-polymer interface is discussed.