基于液态金属的柔性压力传感器的研究

发布时间：2022-12-07 01:42

　　在过去的几十年里,以人类皮肤为灵感的柔性电子因其在健康监测和诊断、机器人和假肢方面的潜在应用前景而引起了广泛的研究关注。柔性压力传感器是目前柔性电子发展的重要方向,其具有机理简单、成本低、易于信号采集和转换的优点;液态金属是一种在保持高导电性的同时又能变形的材料,克服了传统固体材料所引起的皱纹和断裂失效。柔性压力传感器必须满足在变形时仍可以工作,所以基于液态金属的柔性压力传感器有很大应用前景和发展空间。柔性压力传感器的主要的性能衡量指标是灵敏度、测力范围和响应时间等,已经证明微结构是提升性能的主要手段,使用低成本高效技术制造的触觉传感器对于智能机器人技术和实时健康监控至关重要。然而,诸如光刻和表面模板法的常规方法受到效率低和重复性低的限制。因此,这项研究制备了一种高灵敏的电容式压力传感器,该传感器使用并行飞秒激光写入技术,并辅以化学蚀刻来制备微结构。与光刻相比,该技术快速高效;与表面模板法相比,其可重复性高,且可定制化结构。此外,传统的可拉伸压力传感器无法区分面外压力和面内拉伸,因为其变化机理是一样的,这就面临一个缺陷:当传感器处于拉伸状态时,其不能准确测量静态和动态压力响应,存在严重... 

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 柔性压力传感器研究进展
        1.2.1 柔性压力传感器简介及分类
        1.2.2 柔性压力传感器的材料设计
        1.2.3 柔性压力传感器的结构设计
        1.2.4 柔性压力传感器的性能设计
    1.3 液态金属及其性质
        1.3.1 液态金属的组成及性质
        1.3.2 液态金属的图案化
    1.4 液态金属在压力传感器中的应用
        1.4.1 液态金属作为电极层
        1.4.2 液态金属作为传感层
    1.5 本文研究目的和意义
    1.6 本文研究内容
第2章 实验材料与分析测试方法
    2.1 引言
    2.2 实验材料与设备
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验设备
    2.3 材料形貌表征方法
        2.3.1 扫描电子显微镜
        2.3.2 台阶仪
    2.4 柔性压力传感器的分析方法
        2.4.1 有限元分析软件Abaqus简介
        2.4.2 有限元模拟方法
    2.5 柔性压力传感器的测试方法
        2.5.1 灵敏度测试
        2.5.2 响应时间测试
        2.5.3 疲劳性测试
    2.6 本章小结
第3章 微拱形压力传感器
    3.1 引言
    3.2 微拱形压力传感器的机理分析
    3.3 微拱形压力传感器的制备与表征
        3.3.1 介电层微结构的制备与表征
        3.3.2 电极制备以及器件封装
    3.4 器件基本性能测试
    3.5 应用测试
    3.6 本章小结
第4章 对拉伸不敏感的压力传感器
    4.1 引言
    4.2 对拉伸不敏感的压力传感器的机理分析
    4.3 对拉伸不敏感的压力传感器的制备与表征
        4.3.1 压力敏感层的制备与表征
        4.3.2 拉伸电极的制备
        4.3.3 对拉伸不敏感的压力传感器的组装
    4.4 器件基本性能测试
    4.5 应用测试
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
指导教师对研究生学位论文的学术评语
答辩委员会名单
答辩委员会决议书
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果



本文编号：3712007