基于蝎子體表感受器靈敏感知機理的毛縫結合仿生傳感器研究
發(fā)布時間：2022-01-12 09:17
在國民經濟高速發(fā)展,信息化程度不斷提升的時代背景下,傳感技術作為一個國家發(fā)展實力的重要衡量指標,亟待進一步發(fā)展。傳感器不僅在醫(yī)療、環(huán)境、軍事、工業(yè)及農業(yè)方面有著廣泛應用,在交通、保健、家居等方面也有一定的優(yōu)越性。在自然界中,生物也存在著各式各樣的感知系統(tǒng),為它們實現外部信息的輸入、控制和輸出,這與傳感器的工作過程不謀而合。現如今仿生科學方興未艾,生物天然具備的優(yōu)異感知能力成為傳感器研究的豐富靈感來源,各類仿生傳感器應運而生,從結構、材料等多個角度對傳統(tǒng)傳感器進行改良,為傳感技術的發(fā)展引領了新方向,開拓了新領域,譜寫了新篇章。本文結合仿生學基本原則和相關原理,選取了具備超靈敏感知功能的節(jié)肢動物——蝎子作為仿生傳感器研究模本,通過表征分析其體表感受器:縫感受器和蠱毛感受器的形態(tài)結構特征,探析了二者的感知機理;并以之為原型設計了毛縫結合仿生傳感元件且進行了相關理論計算和模擬分析;制造了毛縫結合仿生傳感器并進行了多領域應用性能測試,為制造超靈敏多功能的仿生傳感器做出了新的嘗試與探索。本文的主要研究內容及結論如下:首先,按照不同生存環(huán)境分類選取典型蝎子樣本作為研究生物原型,分別為:黃鱷背蝎（Ho...
【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：95 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
各種類型的結構型應變傳感器（a）彎曲回旋型應變傳感器[17]
第 1 章 緒 論合應變傳感器，也就是在加工出一定結構的前提下經過自生長、自組裝的方式制造而成的多級結構—材料復合型應變傳感器。例如斷裂的多壁納米纖維束[26]和層片狀堆疊而成的石墨烯[27]以及于織物纖維上復合生長的石墨烯片層[28]等等，如圖 1.2(g-i)。
這為研究設計新型水上交通工具乃至人類水上行走提供了重要理論依據。圖1.3 生物超疏水表面（a-c）荷葉[43]；（d-f）水黽[46]1.3.2 生物減阻功能結構在自然界中，為了實現快速運動的目的，便于捕食和逃脫天敵追趕，許多生物都進化出了性能優(yōu)異的具有減阻功能的外部形態(tài)和表面結構，以此來減小運動過程中的阻力。蜣螂、步甲蟲、螻蛄、穿山甲等典型土壤動物長期在黏度大濕度高的土壤環(huán)境中穿梭，其體表均進化出了能夠實現減阻脫附功能的粗糙表面形態(tài)[48-50]。如圖1.4 所示，不同土壤動物體表非光滑單元形態(tài)有所區(qū)別[47][51]，例如步甲蟲體表非光滑單元形態(tài)為凹坑形，蜣螂頭部非光滑單元形態(tài)為凸包形，而穿山甲鱗片非光滑單元形態(tài)則為波紋形。土壤動物正是依靠這些非光滑形態(tài)，完美地解決了土壤粘附問題。同時基于此類減阻脫附功能表面
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種仿生感覺毛氣流傳感器[J]. 邊義祥,張弋,何燦,孫凱旋,劉榕榕. 傳感技術學報. 2017(11)
[2]傳感器的未來發(fā)展概述[J]. 代笠,肖砷宇. 科技廣場. 2013(05)
[3]地面機械脫附減阻仿生研究進展[J]. 任露泉. 中國科學（E輯:技術科學）. 2008(09)
[4]傳感器技術的應用與發(fā)展趨勢分析[J]. 楊大麗. 科技信息(科學教研). 2007(24)
[5]典型生物非光滑理論及其仿生應用[J]. 王淑杰,任露泉,韓志武,邱兆美. 農機化研究. 2005(01)
[6]仿生學的意義與發(fā)展[J]. 路甬祥. 科學中國人. 2004(04)
[7]Significance and Progress of Bionics[J]. Yongxiang Lu Chinese Academy of Sciences, Beijing 100864, P.R. China. Journal of Bionics Engineering. 2004(01)
[8]幾何非光滑典型生物體表防粘特性的研究[J]. 任露泉,叢茜,陳秉聰,吳連奎,李安琪,景德璋. 農業(yè)機械學報. 1992(02)
博士論文
[1]蝎子體表超敏蠱毛感受器的感知機理與仿生研究[D]. 陳道兵.吉林大學 2018
[2]基于蝎子縫感受器的仿生應變感知結構制造及性能研究[D]. 宋洪烈.吉林大學 2017
[3]典型貝類殼體生物耦合特性及其仿生耐磨研究[D]. 田喜梅.吉林大學 2013
[4]跳躍昆蟲的運動仿生與感知仿生研究[D]. 李霏.浙江大學 2011
[5]耦合仿生抗沖蝕功能表面試驗研究與數值模擬[D]. 張俊秋.吉林大學 2011
[6]仿生蜘蛛振動感知的硅微加速度傳感器研究[D]. 汪延成.浙江大學 2010
碩士論文
[1]蝎子櫛器結構及其氣敏特性仿生研究[D]. 張卡.吉林大學 2018
[2]活體蝎子體表抗沖蝕特性機理及評價模型[D]. 朱斌.吉林大學 2018
[3]不同生境下蝎子體表抗沖蝕特性的比較仿生研究[D]. 楊明康.吉林大學 2017
本文編號：3584518
【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：95 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
各種類型的結構型應變傳感器（a）彎曲回旋型應變傳感器[17]
第 1 章 緒 論合應變傳感器，也就是在加工出一定結構的前提下經過自生長、自組裝的方式制造而成的多級結構—材料復合型應變傳感器。例如斷裂的多壁納米纖維束[26]和層片狀堆疊而成的石墨烯[27]以及于織物纖維上復合生長的石墨烯片層[28]等等，如圖 1.2(g-i)。
這為研究設計新型水上交通工具乃至人類水上行走提供了重要理論依據。圖1.3 生物超疏水表面（a-c）荷葉[43]；（d-f）水黽[46]1.3.2 生物減阻功能結構在自然界中，為了實現快速運動的目的，便于捕食和逃脫天敵追趕，許多生物都進化出了性能優(yōu)異的具有減阻功能的外部形態(tài)和表面結構，以此來減小運動過程中的阻力。蜣螂、步甲蟲、螻蛄、穿山甲等典型土壤動物長期在黏度大濕度高的土壤環(huán)境中穿梭，其體表均進化出了能夠實現減阻脫附功能的粗糙表面形態(tài)[48-50]。如圖1.4 所示，不同土壤動物體表非光滑單元形態(tài)有所區(qū)別[47][51]，例如步甲蟲體表非光滑單元形態(tài)為凹坑形，蜣螂頭部非光滑單元形態(tài)為凸包形，而穿山甲鱗片非光滑單元形態(tài)則為波紋形。土壤動物正是依靠這些非光滑形態(tài)，完美地解決了土壤粘附問題。同時基于此類減阻脫附功能表面
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種仿生感覺毛氣流傳感器[J]. 邊義祥,張弋,何燦,孫凱旋,劉榕榕. 傳感技術學報. 2017(11)
[2]傳感器的未來發(fā)展概述[J]. 代笠,肖砷宇. 科技廣場. 2013(05)
[3]地面機械脫附減阻仿生研究進展[J]. 任露泉. 中國科學（E輯:技術科學）. 2008(09)
[4]傳感器技術的應用與發(fā)展趨勢分析[J]. 楊大麗. 科技信息(科學教研). 2007(24)
[5]典型生物非光滑理論及其仿生應用[J]. 王淑杰,任露泉,韓志武,邱兆美. 農機化研究. 2005(01)
[6]仿生學的意義與發(fā)展[J]. 路甬祥. 科學中國人. 2004(04)
[7]Significance and Progress of Bionics[J]. Yongxiang Lu Chinese Academy of Sciences, Beijing 100864, P.R. China. Journal of Bionics Engineering. 2004(01)
[8]幾何非光滑典型生物體表防粘特性的研究[J]. 任露泉,叢茜,陳秉聰,吳連奎,李安琪,景德璋. 農業(yè)機械學報. 1992(02)
博士論文
[1]蝎子體表超敏蠱毛感受器的感知機理與仿生研究[D]. 陳道兵.吉林大學 2018
[2]基于蝎子縫感受器的仿生應變感知結構制造及性能研究[D]. 宋洪烈.吉林大學 2017
[3]典型貝類殼體生物耦合特性及其仿生耐磨研究[D]. 田喜梅.吉林大學 2013
[4]跳躍昆蟲的運動仿生與感知仿生研究[D]. 李霏.浙江大學 2011
[5]耦合仿生抗沖蝕功能表面試驗研究與數值模擬[D]. 張俊秋.吉林大學 2011
[6]仿生蜘蛛振動感知的硅微加速度傳感器研究[D]. 汪延成.浙江大學 2010
碩士論文
[1]蝎子櫛器結構及其氣敏特性仿生研究[D]. 張卡.吉林大學 2018
[2]活體蝎子體表抗沖蝕特性機理及評價模型[D]. 朱斌.吉林大學 2018
[3]不同生境下蝎子體表抗沖蝕特性的比較仿生研究[D]. 楊明康.吉林大學 2017
本文編號：3584518
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