納米粒子密集點(diǎn)陣應(yīng)變傳感器的響應(yīng)特性研究
發(fā)布時(shí)間:2021-07-14 05:11
應(yīng)變傳感器在生產(chǎn)、生活、科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域中都有重要的應(yīng)用,隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,人們對(duì)成本更低、功耗更小、靈敏度更高、穩(wěn)定性更強(qiáng)的傳感器產(chǎn)生了更強(qiáng)的需求。近年來(lái),納米技術(shù)與納米技術(shù)的發(fā)展,制備出更輕更薄、體積更小、可以彎折適用于可穿戴設(shè)備的柔性應(yīng)變傳感器已成為可能。本文通過(guò)在鍍有銀叉指電極的PET薄膜表面,沉積鈀納子密集點(diǎn)陣來(lái)制備柔性的應(yīng)變傳感器。這種傳感器對(duì)PET薄膜襯底的形變的響應(yīng)是通過(guò)納米粒子點(diǎn)陣的整體電導(dǎo)的改變而體現(xiàn)的,在應(yīng)變測(cè)量中同時(shí)具備高靈敏度和大量程。本文著重探討了納米粒子點(diǎn)陣參數(shù)對(duì)所制備傳感器的應(yīng)變響應(yīng)特性的影響。研究表明,鈀納米粒子密集點(diǎn)陣應(yīng)變傳感器對(duì)應(yīng)變的響應(yīng)特性很大程度上受納米粒子覆蓋率的影響。在達(dá)到滲流閾值之后,納米粒子覆蓋率越低的樣品,量規(guī)系數(shù)越大;在施加中度應(yīng)變(0.1%至0.3%)時(shí),應(yīng)變傳感器保持基本固定的量規(guī)系數(shù),電阻對(duì)于所施加應(yīng)變的響應(yīng)是線性的。對(duì)于低覆蓋率的樣品,即使在施加最小應(yīng)變時(shí),傳感器樣品依然維持著較高的量規(guī)系數(shù)。當(dāng)所施加的應(yīng)變大于0.3%時(shí),應(yīng)變傳感器展現(xiàn)出量規(guī)系數(shù)進(jìn)一步增大的特性。通過(guò)控制納米粒子的沉積過(guò)程,我們制得了一種擁有接近...
【文章來(lái)源】:南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:68 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.2用于醫(yī)護(hù)應(yīng)用的大面積柔性應(yīng)變傳感器陣列??
對(duì)于新型柔性應(yīng)變傳感器的研宄大多著眼于提高靈敏度,擴(kuò)大測(cè)量范圍,??簡(jiǎn)化信號(hào)處理過(guò)程,降低制造成本和簡(jiǎn)化制造方法。采用新的納米材料和納米技??術(shù)在某種程度上可以達(dá)到這個(gè)目的[18-20]。圖1.2所示為可用于醫(yī)護(hù)應(yīng)用的柔性??傳感器,它彌補(bǔ)了高性能傳感器(硅應(yīng)變傳感器)剛性和平面狀的缺點(diǎn),可以良??好的貼合皮膚,實(shí)時(shí)檢測(cè)患者的心率、呼吸、血壓、體溫等數(shù)據(jù)。??Flexible,?wearable?sensor??圖1.2用于醫(yī)護(hù)應(yīng)用的大面積柔性應(yīng)變傳感器陣列??目前有很多采用了對(duì)壓力敏感的納米結(jié)構(gòu)制備的應(yīng)變傳感器,包括使用納米??線[21,?22]、納米管[23-25]、石墨烯[26-28]、納米薄膜[29-31]以及納米多晶硅薄膜??晶體管[32]。其微觀結(jié)構(gòu)如圖1.3中所示。它們都表現(xiàn)了基于其納米結(jié)構(gòu)的優(yōu)異的??應(yīng)變傳感特性。??4??
?的靜電能,下一個(gè)電子要到達(dá)此納米??粒子,就必須克服Ec,即外加的電壓需增加Uf.=e/(2C)才能滿促條件,該過(guò)程??中電流電壓變化如圖1.4中所示。??個(gè)??^RC-??2*’rc_??^20?*2*^2C?"*’2C?I:??—1—1—|—!—i—f—?????,2C??2C??2C?U??_%C??-28/rc??圖1.4理想單電子隧穿過(guò)程的IV曲線??這種情況下,電子不能像在金屬大塊材料中那樣進(jìn)行經(jīng)典的歐姆輸運(yùn),而是??以單電子傳輸?shù)姆绞揭粋(gè)一個(gè)輸運(yùn)。利用單電子隧穿和庫(kù)倫阻塞效應(yīng),可以構(gòu)成??單電子晶體管和量子開(kāi)關(guān)[33,?34],對(duì)新一代微電子器件有著重要的意義。??但是需要注意的是,庫(kù)侖阻塞的發(fā)生必須滿足兩個(gè)前提條件[35,?36]:?(1)熱??漲落的影響要小,即溫度要足夠低,電容要足夠小,才能能讓匕發(fā)揮關(guān)鍵作用;??(2)量子漲落能要小,滿足=e2/2C?,即隨穿勢(shì)壘的電阻值Rt?要遠(yuǎn)??大于量子電阻值。??6??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]開(kāi)發(fā)新型合金材料的新工藝——機(jī)械合金化法[J]. 梅本富,吳炳堯. 材料科學(xué)與工程. 1992(04)
本文編號(hào):3283483
【文章來(lái)源】:南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:68 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.2用于醫(yī)護(hù)應(yīng)用的大面積柔性應(yīng)變傳感器陣列??
對(duì)于新型柔性應(yīng)變傳感器的研宄大多著眼于提高靈敏度,擴(kuò)大測(cè)量范圍,??簡(jiǎn)化信號(hào)處理過(guò)程,降低制造成本和簡(jiǎn)化制造方法。采用新的納米材料和納米技??術(shù)在某種程度上可以達(dá)到這個(gè)目的[18-20]。圖1.2所示為可用于醫(yī)護(hù)應(yīng)用的柔性??傳感器,它彌補(bǔ)了高性能傳感器(硅應(yīng)變傳感器)剛性和平面狀的缺點(diǎn),可以良??好的貼合皮膚,實(shí)時(shí)檢測(cè)患者的心率、呼吸、血壓、體溫等數(shù)據(jù)。??Flexible,?wearable?sensor??圖1.2用于醫(yī)護(hù)應(yīng)用的大面積柔性應(yīng)變傳感器陣列??目前有很多采用了對(duì)壓力敏感的納米結(jié)構(gòu)制備的應(yīng)變傳感器,包括使用納米??線[21,?22]、納米管[23-25]、石墨烯[26-28]、納米薄膜[29-31]以及納米多晶硅薄膜??晶體管[32]。其微觀結(jié)構(gòu)如圖1.3中所示。它們都表現(xiàn)了基于其納米結(jié)構(gòu)的優(yōu)異的??應(yīng)變傳感特性。??4??
?的靜電能,下一個(gè)電子要到達(dá)此納米??粒子,就必須克服Ec,即外加的電壓需增加Uf.=e/(2C)才能滿促條件,該過(guò)程??中電流電壓變化如圖1.4中所示。??個(gè)??^RC-??2*’rc_??^20?*2*^2C?"*’2C?I:??—1—1—|—!—i—f—?????,2C??2C??2C?U??_%C??-28/rc??圖1.4理想單電子隧穿過(guò)程的IV曲線??這種情況下,電子不能像在金屬大塊材料中那樣進(jìn)行經(jīng)典的歐姆輸運(yùn),而是??以單電子傳輸?shù)姆绞揭粋(gè)一個(gè)輸運(yùn)。利用單電子隧穿和庫(kù)倫阻塞效應(yīng),可以構(gòu)成??單電子晶體管和量子開(kāi)關(guān)[33,?34],對(duì)新一代微電子器件有著重要的意義。??但是需要注意的是,庫(kù)侖阻塞的發(fā)生必須滿足兩個(gè)前提條件[35,?36]:?(1)熱??漲落的影響要小,即溫度要足夠低,電容要足夠小,才能能讓匕發(fā)揮關(guān)鍵作用;??(2)量子漲落能要小,滿足=e2/2C?,即隨穿勢(shì)壘的電阻值Rt?要遠(yuǎn)??大于量子電阻值。??6??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]開(kāi)發(fā)新型合金材料的新工藝——機(jī)械合金化法[J]. 梅本富,吳炳堯. 材料科學(xué)與工程. 1992(04)
本文編號(hào):3283483
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