MXene 柔性压力传感器的制备与性能

柔性压力传感器作为一种新型的压力电子器件已经在医疗健康监测、智能可穿戴的电子设备、人机数据交互平台等领域广泛应用。采用磁控溅射法制备叉指电极,通过湿法腐蚀法获得MXene胶体溶液,利用压电式按需喷印技术将MXene胶体溶液覆盖在叉指电极的上方,从而完成压敏活性层的制备。利用扫描电子显微镜(SEM)对MXene压敏活性层的形貌进行表征,结果表明压敏活性层表面平滑整齐、成膜均匀、结构清晰。对制备的柔性压力传感器进行灵敏度检测。结果表明当压强在0～5 kPa的区间内时,传感器具有较高的灵敏度,为0.139 kPa^-1。最后对该传感器进行人体运动传感性能测试。结果表明该MXene柔性压力传感器有望在可穿戴电子以及医疗监测领域广泛应用。     

压阻式柔性压力传感器的研究进展

随着智能化技术及物联网的不断发展,柔性压力传感器作为可穿戴电子设备和电子皮肤的核心器件,拥有了越来越广阔的市场。经过了十余年的发展,压阻式柔性压力传感器的相关研究已经从探究具有压敏效应的导电高分子复合材料发展到了对高性能传感器的制备研究。为了获得高性能的柔性压力传感器,研究者们在传感器的材料、结构及器件设计等方面进行一系列的创新型研究工作。目前已经研制出了一些基于新型材料与结构的高性能、低成本的柔性压力传感器,并且在可穿戴传感器、电子皮肤等应用领域已经获得了一定程度的发展。本文综述了近年来压阻式柔性压力传感器在材料、结构及应用方向的创新及发展,并对该类传感器的发展进行了展望。     

MXene/棉织物柔性压力传感器的制备及性能研究

随着科学技术的飞速发展,柔性压力传感器在人工智能、人机交互等领域的应用越来越广泛.制备快速响应的稳定型灵敏压力传感器备受广大研究学者关注.采用简易浸涂技术,利用二维MXene表面丰富的官能团(—O,—F,—OH)与棉织物中羟基团(—OH)的界面作用,制备了导电棉织物,组装了MXene/棉织物柔性压力传感器.研究结果表明...     

基于MWCNT-PDMS高灵敏度电容式柔性压力传感器

作为柔性电子器件的重要分支,高灵敏度柔性压力传感器已成为当前研究热点.选取聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为柔性介质薄膜和氧化铟锡-聚对苯二甲酸乙二醇酯(ITO-PET)作为柔性电极构建三明治结构电容式柔性压力传感器,通过在PDMS薄膜内掺杂高导电性多壁碳纳米管(MWCNT)形成微电容提升传感器灵敏度.同时,测试高低温工作...     

基于PDMS-石墨烯泡沫的柔性压力传感器

为了解决柔性压力传感器在大的工作范围内工作时难以兼顾灵敏度的问题,设计了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)锥形微结构且夹层为石墨烯泡沫的柔性压力传感器.介绍了该传感器的制备方法,对比了有无锥形微结构的PDMS基底对传感器灵敏度的影响,分别对它们进行了相关测试.结果表明,具有锥形微结构基底的传感器具有更高的灵敏度,基于锥...     

基于柔性传感器的歌手养成训练系统

市场对声乐特长的培养需求越来越大,但传统教学存在成本高、专业师资不足等问题.本文提出了一种低成本高效率的智能歌手养成系统.本系统基于柔性传感器,通过将液态金属传感器贴在用户胸喉部、麦克风上的方式,获取用户歌唱时的震动发声位置以及吐字湿度,并以直观的数据模式通过RFID信号用LabView在终端展示,使用户直观了解唱歌发...     

基于粒度梯度的MXene复合棉织物压力传感器开发及应用研究

近年来基于纺织品的传感器因其出色的柔软性和透气性在传感领域受到广泛关注,而MXene凭借其卓越的导电性、生物相容性和机械性能,成为柔性传感器的理想选择。然而,基于MXene的柔性织物传感器大多制备过程复杂。研究采用简便高效的抽滤技术,制备了MXene复合棉织物,探究MXene粒度对复合棉织物形貌、导电性、耐洗性、透气性和拉伸性的影响。研究结果表明,通过粒度梯度分层负载的方式,可以显著提升复合棉织物的整体性能。此外,探究了不同MXene浓度对压力传感器灵敏度的影响。当浓度为0.4 mg/mL时,传感器在宽传感范围(0～160 kPa)展现出高灵敏度(64.95 kPa^-1)、快速响应和恢复时间(127 ms/165 ms)、低检测限(10.8 Pa)和良好的耐用性能(1000次循环)。该传感器不仅可用于人体运动监测,还可作为高效的独立加热器使用,为功能性监测和医疗诊断应用提供了研究参考。     

基于柔性薄膜的多参数高灵敏汗液传感器研究

提出一种全新的基于柔性薄膜材料的高灵敏度、多参数汗液成分分析传感器,对敏感材料的特性及高灵敏度捕获机理进行了研究分析,设计了一种抗干扰信号采集电路,最终完成传感器样品制备,并搭建测试环境,对其关键性能指标进行了测试。结果表明,汗液传感器可实现对钾离子、钠离子、葡萄糖3种汗液成分的实时监测,在检测灵敏度和抗干扰性能上达到较好水平,与传统的检测仪器或单参数汗液传感器检测方法相比,在实用性上有很大的提升。     

基于纸基电极的柔性电容式压力传感器

柔性电容式传感器在人体运动检测设备和智能假肢手等可穿戴领域具有广泛的应用.以多壁碳纳米管(MWCNT)为导电材料、A4纸为基底、弹性海绵为介电层,将MWCNT喷涂于A4纸的表面形成电极,设计并制备了基于纸基电极的三明治结构柔性电容式压力传感器.该传感器具有制作工艺简单、材料易得和成本低等特点.测试结果表明:该传感器灵敏...     

柔性压力传感器成型技术及制备工艺研究进展

应用日益广泛的可穿戴设备要求其中的传感器件可拉伸、可弯曲,因此柔性传感器已受到人们的重视。文章对柔性压力传感器的微结构、材料、制备工艺等方面进行了综述,重点总结了现阶段柔性传感器所采用的各种结构,比较了天然微结构、仿生表面微结构、多孔结构、多级结构、多层结构柔性压力传感器的重要性能。介绍了目前常用的柔性基底材料和导电活性材料,对比了光刻技术、3D打印等制造工艺的优缺点,对柔性压力传感器的未来研究方向进行了展望。文章对相关柔性器件的研究具有较高的理论价值和工程参考意义。     

柔性可穿戴电子的新进展

综述了近期柔性可穿戴电子的研究进展以及在现代生活中的发展应用,阐明了柔性薄膜电子在医学和生活娱乐等领域的发展方向和潜在应用,特别是在医疗领域,柔性电子的发展与应用将是人们未来生命健康监测与治疗的主流方向。详细介绍了以聚酰亚胺等聚合物材料为基底的薄膜电子器件的发展类型,并且阐述了分别以聚合物薄膜材料和导电织物为基底的柔性电子设计。论述了制约柔性可穿戴电子在未来发展研究中的问题,并对柔性可穿戴电子的发展趋势进行了展望。     

聚乙烯醇水凝胶基柔性应变传感器的研究进展

近年来,对聚乙烯醇水凝胶在柔性传感器的应用进行了深入的研究并取得了突破性的进展。对聚乙烯醇水凝胶的性质进行了介绍,阐述了聚乙烯醇水凝胶应用于柔性应变传感器的优势和局限性。聚乙烯醇水凝胶通过纳米填料修饰水凝胶网络,实现多功能可穿戴应变传感的研究进展受到了广泛关注。重点综述了多种纳米填料如金属、非金属、天然材料、MXene纳米材料、蛋白质、液态金属等,对聚乙烯醇水凝胶机械性能、电导性能和力学性能的影响。最后,对于聚乙烯醇水凝胶用于可穿戴应变传感器的必要性、未来发展的要求以及面临的机遇和挑战进行了总结与展望。     

基于ZnAl-LDH/MWCNT@MXene的柔性压力/温度双功能传感器

锌铝层状双氢氧化物/多壁碳纳米管(ZnAl-LDH/MWCNT)包覆金属碳化物MXene作为复合导电材料制备上下电极,以微结构聚二甲基硅氧烷(PDMS)为介电层,构建了一种柔性双功能传感器。通过器件输出电容信号监测压力,利用单电极的温阻变化监测温度。该柔性电容式传感器的导电层材料为ZnAl-LDH/MWCNT@MXene,搭配微结构为80目的介电层,其性能达到最优。在0～50 kPa时传感器的灵敏度高达1.57%/kPa。温度传感的灵敏度为2.3%/℃,工作温度范围为20～40℃。该器件实现了压力/温度两种物理量的传感,同时可以运用于人体运动和健康状态的实时检测。解决了柔性传感器功能单一的问题,为柔性传感器实现多功能应用提供基础。     

基于空心微柱介电层的柔性电容式压力传感器

提出了一种使用空心微柱介电层的柔性电容式压力传感器,通过倒模的方法制备PDMS和BaTiO₃复合材料的空心微柱介电层,通过在PET薄膜上丝网印刷导电银浆制作为阵列式电极。实验表明,该传感器在压力范围为0～5 kPa, 5～50 kPa和50～200 kPa时的灵敏度分别为0.498,0.026和0.008 kPa^-1,最小检测压力可达35 Pa,在1000次重复压力实验中表现稳定,且具有快速的响应速度(约134 ms)。该传感器制备方法简单高效,制作成本低且便于大规模制备,同时该传感器在准确性、稳定性、灵活性等方面都有优秀的表现,可被应用于可穿戴电子设备和智能机器人等领域。     

基于石墨烯/PDMS介质层的柔性压力传感器

提出了一种以石墨烯/PDMS为介质层的柔性压力传感器,主要介绍了石墨烯/PDMS介质层和柔性压力传感器的制备方法,研究了石墨烯浓度和石墨烯/PDMS介质层厚度对传感器灵敏度的影响。利用压力机和阻抗分析仪对柔性压力传感器进行了测试,结果表明柔性压力传感器有大的工作范围(0～20 kPa)和高的灵敏度(在0～3 kPa的灵敏度为0.3 kPa~(-1),3～8 kPa的灵敏度为0.06 kPa~(-1),8～20 k Pa的灵敏度为0.017 kPa~(-1));同时传感器的可恢复性和重复性能良好,可灵敏地检测手指的弯曲,在机器人皮肤和智能穿戴领域有着广阔的应用前景。     

基于碳泡沫的柔性传感材料制备及其性能研究

本文以碳泡沫柔性传感材料为研究对象,详细论述了碳泡沫水凝胶柔性传感材料的制备过程,分析了碳泡沫水凝胶柔性传感材料的压力感性性能,最后以实例验证了碳泡沫水凝胶柔性传感材料的使用价值,旨在为我国其他类型的柔性传感材料的选择和制备奠定更扎实的基础。     

基于PVDF的柔性压力传感器阵列的制备及仿真研究

采用湿法刻蚀制备了基于PVDF薄膜的柔性4×4压力传感器阵列,该传感器具有16个毫米尺寸的电容器单元。使用光学显微镜、原子力显微镜观测了传感器表面形貌,显示电极阵列的界面清晰,PVDF薄膜表面形貌平整。力电耦合效应测试的结果显示传感器的应力输入和电压输出具备高的信噪比和良好的线性关系,力电响应为12×10–3 V/kPa。受力-空载响应输出显示,对传感器施加20~80 kPa范围的脉冲压力,得到了输出0.26~0.98 V的电压信号,并且放电时间少于2.5 ms。结合仿真计算研究了传感器阵列之间的电势信号影响,结果表明相邻阵列单元间的信号干扰随着阵列所受压力增加而增加并且呈现线性关系,干扰信号为0.028×10~(–3) V/kPa,在1.4 mm~2尺寸时,低于178 kPa压力所产生的干扰信号可以近似忽略。     

激光诱导石墨烯柔性可穿戴传感器的研究进展

柔性可穿戴传感器因柔软轻便、延展性强且可用于健康管理、环境监测、食品检测、储能器件等领域而备受关注,基于激光诱导石墨烯的柔性可穿戴传感器克服了传统可穿戴设备的不足,其制备过程具有单步原位制备、绿色环保、低成本等优势,符合新型便携式/可穿戴电子产品向着智能化、微型化、高集成度、柔性化方向发展的趋势,具有良好的发展前景。本文首先阐述了石墨烯的传统制备工艺与激光诱导石墨烯的优缺点;然后分析了碳前体、激光器类型、激光参数、掺杂改性等影响因素对激光诱导石墨烯的结构和性能的影响;接着介绍了激光诱导石墨烯在柔性应变传感器、柔性生理传感器、柔性化学传感器等方面的应用研究;最后,对其应用前景进行了展望。