低维材料应力/应变传感器的构建与性能研究

发布时间：2024-02-19 23:58

　　传统应力/应变传感器在灵敏度、响应时间、检测范围、稳定性及使用寿命等方面改良空间越来越小。新型应力/应变传感器要求器件具有柔性、延展性等特点。此外,新型应力/应变传感器的性能、服役行为、成本等都是急需研究和亟待解决的。本论文以微纳技术为手段,从低维材料的开发与利用、器件的可控制备与性能优化出发,通过实验结果与理论分析结合,研制出了若干种新型应力/应变传感器,促进了智能可穿戴电子器件的发展与应用。论文的主要研究工作包括以下六个方面:采用 ZnO(Zinc Oxide,氧化锌)纳米线与 MgO(Magnesium Oxide,氧化镁)隧穿层构建了高开关比压力传感器。通过水热法制得ZnO纳米线,原子层沉积技术制得MgO隧穿层。器件开关比为7.2×105,灵敏度为7.1×104 gf-1,响应时间为128ms,检测范围为3.2到27.2gf。器件工作原理主要是基于ZnO的压电效应与MgO的隧穿效应共同作用。通过PoP(Pencil-on-Paper,"铅笔画纸上")构建了二维石墨片柔性纸基应变传感器。器件响应时间为110ms,灵敏度为536,最小分辨应变为0.13%。经10000次应变测试后,...

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２－２?（ａ）?ＺｎＯ纳米颗粒的ＸＲＤ图片；（ｂ）?ＺｎＯ纳米颗粒的ＴＥＭ图片Ｗ??

纳米材料的制备工艺有很多，根据是否发生化学反应通常分为两大类：??物理方法和化学方法；根据制备状志的不同可Ｗ分为：气相法、液相法和固??相法（如图２－１）?Ｗ。大部分方法具有粒径均匀，操作简单等优点；有的也??存在可生产材料范围较窄，反应条件较苛刻，如高温高压、真空等缺点。??’....

图2-3溶胶一凝胶法制备出来的聚毗咯纳米派粒Iy51

溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成Ｈ维空间网络结构的凝胶间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过千燥、烧结固子乃至纳米亚结构的材料。凝胶是一种体积宠大，疏松，含水很沉淀。不同的制备和后处理条件，可使产品在孔结构，比表面等很大范围内变化。与固相反应相比，化学反应将容易进行，而且的合....

图2-4化学气相沉积法制备BaTi03纳米颐粒m

真空蒸锻、瓣射错膜、电弧等离子体错、离子锻膜，及分子束外延到目．前，物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可Ｗ沉、陶瓷、半导体、聚合物膜等。是直接利用气体，或者通过各种手转变为气体，使之在气体状态下发生物理变化或者化学反应，最后程中凝聚长大形成纳米粒子的方法。用该法可制备纯....

图2-5丝网印剧制备纳米颗

２．２．２基于纳米颗粒的应力／应变传感器构建方法??目前通过纳米颗粒构建应力／应变传感器的方法有很多，主要包括印刷??法、蒸锻法、机械混合法等。??（１）印刷法??就字面意义而言，着有痕迹谓之印，涂擦谓之刷。用刷涂擦而使有痕迹??着于其他物体，谓之印刷。简而言之，印刷就是生产印刷....

本文编号：3903529