微型化、集成化、曲面共形的無線傳感器在機械旋轉(zhuǎn)部件、人體生理狀態(tài)監(jiān)測、健康醫(yī)療、食品安全以及環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域存在廣泛需求。針對上述測試需求,本文分別提出了基于石墨烯異質(zhì)敏感材料的應(yīng)變、氣體、濕度單參數(shù)傳感器及集成式多參數(shù)傳感器。研究了基于石墨烯及其異質(zhì)材料敏感特性,闡明了各參數(shù)的敏感機理;利用電磁仿真軟件HFSS對傳感器進行仿真優(yōu)化設(shè)計,并基于微納制造工藝實現(xiàn)傳感器的微型化制造;構(gòu)建了多參數(shù)解耦系統(tǒng),實現(xiàn)復(fù)合環(huán)境下多種參數(shù)的測試,為狹小空間、密閉環(huán)境、高速旋轉(zhuǎn)以及曲面各參數(shù)的測試提供新思路。本論文針對特殊環(huán)境下各參數(shù)測試的難題,開展了高性能傳感器的研究,包括應(yīng)變、氣體、濕度及集成式多參數(shù)傳感器的設(shè)計、制備、敏感機理分析及其工況環(huán)境應(yīng)用的研究。主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:（1）構(gòu)建了LC無線無源等效電路模型,分析了各敏感單元對傳感器諧振頻率的影響。研究了電容式、電阻式兩種LC無線無源傳感器敏感機理,并分別構(gòu)建了等效模型。研究LC無線無源集成式多參數(shù)傳感器等效電路模型,并分析了各電路耦合感應(yīng)電壓、感應(yīng)電流,并通過輸入阻抗得出傳感器的特性參數(shù)。（2）為了滿足不同參數(shù)的測試需求,研究了石墨烯基... 

【文章來源】：中北大學山西省

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

基于碳納米管的可拉伸三極管溫度傳感器

中國科學院上海陶瓷研究所王冉冉教授課題組開發(fā)了一種基于Ti3C2TX的高柔性和高靈敏度的溫度傳感器,如圖1-4所示。同時制備了Ti3C2Tx納米粒子和Ti3C2Tx納米片�；赥i3C2Tx的溫度傳感器具有不同的形貌和結(jié)構(gòu),具有高度可調(diào)諧的傳感性能,并具有高靈敏度、較寬的工作范圍、快速響應(yīng)時間、高精度和良好的循環(huán)耐久性。開發(fā)了4×4傳感器陣列電子皮膚,用于溫度監(jiān)測,從而使該電子皮膚傳感器在如人機交互、智能機器人等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景[42]。圖1-4基于Mxene的高度靈活的高靈敏度溫度傳感器

圖1-3基于可溶性離子凝膠的可穿戴溫度傳感器南洋理工大學Pooi See Lee課題組開發(fā)了一種三維褶皺石墨烯熱指數(shù)可調(diào)的溫度傳感器,其溫度檢測通道與銀電極完全嵌入彈性體中,使其具有良好的拉伸性能,如圖1-5所示。另外,該傳感器被拉伸了50%,即使在高度拉伸的狀態(tài)下也能保持其功能。隨著器件拉伸的增加,熱指數(shù)也隨之增加,這是由于相鄰褶皺結(jié)構(gòu)的石墨烯之間的應(yīng)變引起的器件內(nèi)部電連接變化�？烧{(diào)熱指數(shù)是柔性電子器件的一個特征,有望使同一石墨烯熱敏電阻實現(xiàn)多種應(yīng)用[43]。

【參考文獻】：
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本文編號：3109861