在國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,信息化程度不斷提升的時(shí)代背景下,傳感技術(shù)作為一個國家發(fā)展實(shí)力的重要衡量指標(biāo),亟待進(jìn)一步發(fā)展。傳感器不僅在醫(yī)療、環(huán)境、軍事、工業(yè)及農(nóng)業(yè)方面有著廣泛應(yīng)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(shí)現(xiàn)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�，F(xiàn)如今仿生科學(xué)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(yīng)運(yùn)而生,從結(jié)構(gòu)、材料等多個角度對傳統(tǒng)傳感器進(jìn)行改良,為傳感技術(shù)的發(fā)展引領(lǐng)了新方向,開拓了新領(lǐng)域,譜寫了新篇章。本文結(jié)合仿生學(xué)基本原則和相關(guān)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(jié)構(gòu)特征,探析了二者的感知機(jī)理;并以之為原型設(shè)計(jì)了毛縫結(jié)合仿生傳感元件且進(jìn)行了相關(guān)理論計(jì)算和模擬分析;制造了毛縫結(jié)合仿生傳感器并進(jìn)行了多領(lǐng)域應(yīng)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(nèi)容及結(jié)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(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

各種類型的結(jié)構(gòu)型應(yīng)變傳感器（a）彎曲回旋型應(yīng)變傳感器[17]

第 1 章 緒 論合應(yīng)變傳感器，也就是在加工出一定結(jié)構(gòu)的前提下經(jīng)過自生長、自組裝的方式制造而成的多級結(jié)構(gòu)—材料復(fù)合型應(yīng)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(fù)合生長的石墨烯片層[28]等等，如圖 1.2(g-i)。

這為研究設(shè)計(jì)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(jù)。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(jié)構(gòu)在自然界中，為了實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動的目的，便于捕食和逃脫天敵追趕，許多生物都進(jìn)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(jié)構(gòu)，以此來減小運(yùn)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(jìn)化出了能夠?qū)崿F(xiàn)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(shí)基于此類減阻脫附功能表面

【參考文獻(xiàn)】：
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(shù)學(xué)報(bào). 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(jī)械脫附減阻仿生研究進(jìn)展[J]. 任露泉.  中國科學(xué)（E輯:技術(shù)科學(xué)）. 2008(09)
[4]傳感器技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢分析[J]. 楊大麗.  科技信息(科學(xué)教研). 2007(24)
[5]典型生物非光滑理論及其仿生應(yīng)用[J]. 王淑杰,任露泉,韓志武,邱兆美.  農(nóng)機(jī)化研究. 2005(01)
[6]仿生學(xué)的意義與發(fā)展[J]. 路甬祥.  科學(xué)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(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 1992(02)

博士論文
[1]蝎子體表超敏蠱毛感受器的感知機(jī)理與仿生研究[D]. 陳道兵.吉林大學(xué) 2018
[2]基于蝎子縫感受器的仿生應(yīng)變感知結(jié)構(gòu)制造及性能研究[D]. 宋洪烈.吉林大學(xué) 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(xué) 2013
[4]跳躍昆蟲的運(yùn)動仿生與感知仿生研究[D]. 李霏.浙江大學(xué) 2011
[5]耦合仿生抗沖蝕功能表面試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D]. 張俊秋.吉林大學(xué) 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(xué) 2010

碩士論文
[1]蝎子櫛器結(jié)構(gòu)及其氣敏特性仿生研究[D]. 張卡.吉林大學(xué) 2018
[2]活體蝎子體表抗沖蝕特性機(jī)理及評價(jià)模型[D]. 朱斌.吉林大學(xué) 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(xué) 2017



本文編號：3584518