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魯東大學:研發低成本、高效率、高靈敏度的柔性仿生應變傳感器

更新時間:2025-03-16   點擊次數:99次

【魯東大學:研發低成本、高效率、高靈敏度的柔性仿生應變傳感器】

柔性應變傳感器作為一種可以感知外部力學變化的設備,可以測量因外力產生的機械形變,并將其轉化為電信號或其他方便檢測的信號,其對外部力的檢測依靠敏感材料完成比如碳材料、金屬納米粒子等等,其中激光誘導石墨烯被廣泛應用于傳感器制造中。目前制備方法簡單且具有高靈敏度稱為決定柔性應變傳感器能否被廣泛應用的重要因素,因此開發具有高靈敏度、制備簡單的柔性應變傳感器具有重要意義。


研究者利用機器學習簡化了激光誘導石墨烯的制備流程,利用激光在Ecoflex/LIG膜表面構建仿生蜘蛛網結構,利用該結構制備了具有蜘蛛網結構的柔性應變傳感器。該制備方法不受任何條件限制,具有廣泛的適用性。


此外,制備的應變傳感器具有良好的性能,具有寬的工作范圍(0-30%)、較快的響應(響應時間200ms及300ms的恢復時間)、較好的耐久性和穩定性以及長期有效性(重復測試500次后性能穩定)。該應變傳感器可以用于檢測實驗者的手部運動,還可以檢測實驗者吞咽時的喉結運動,研究結果表明該應變傳感器在人體動作識別領域具有良好的應用前景。

本文受自然仿生學啟發設計并成功制備了具有蜘蛛網結構的柔性應變傳感器,傳感器的傳感部分由LIG構成,為了制備出性能優良的LIG,采用了人工智能中的機器學習對LIG的制備參數進行預測,并成功利用預測參數制備LIG,較之前制備的LIG在性能與形貌都有較大提升。傳感器又進行了手指彎曲、握拳、吞咽動作的監測,在測試過程中傳感器表現出良好的性能。所制備的蜘蛛網結構傳感器具有寬的工作范圍(0-30%)、較快的響應(響應時間為260ms,恢復時間為300ms)、較好的耐久性(重復測試500次后性能依舊穩定)和穩定性以及長期有效性,此外該傳感器還具有制備流程簡單、成本低等特點。研究結果表明該應變傳感器在人體動作識別領域具有良好的應用前景。

來源:傳感器專家網

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