阵列化压力传感器的设计与应用开题报告

 2023-10-10 01:10

1. 研究目的与意义

传感器是各种设备感知外界环境变化的媒介,成为了设备的眼睛,鼻子,耳朵甚至是皮肤。其中,压力传感器作为传感器家族的一支,充当着不可替代的角色。因为,压强--力与受力的面积之比,一旦被施加在表面上,就会导致表面发生形变或性能产生变化,易被人所观察到,所以压力传感器应运而生。压力传感器则可以将压力信号转换为相匹配的电脉冲信号,从而检测出压力大小。

随着各种设备的精度的提高,对外感知能力的要求也越来越高,不仅仅需要感知压力的大小,同时压力传感器的附着面也不再仅仅限制于平整规律的物体表面。因此,需要一种适应不同附着表面的柔性压力传感器。柔性压力传感器具有许多优点,比如可以承受不同的变形,如压缩、弯曲、拉伸,甚至是扭曲,并且可以与曲线,甚至是可变形的表面相契合。我们可以通过将基底变成柔性基底,即使用有机和纳米材料,而不是传统的无机半导体材料来生产柔性压力传感器。

同时,现在的压力传感器还需要感知压力的施加位置和分布范围,因此,我们迫切的需要一种不仅适应不同附着表面,也可以检测点压力、区域压力分布的柔性压力传感器阵列式压力传感器,由此,阵列式传感器应运而生。阵列式压力传感器是一种以多个独立的压力感应单元形成的阵列的传感器,可以同时测量多个压力点的变化,它通常用于测量复杂结构或弯曲表面上的压力分布,例如航空航天领域中的飞行器气动特性测试、医疗行业中的人体压力测量等。

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2. 研究内容和预期目标

研究主要内容:

1、阅读文献,选择合适的传感器结构和材料。

2、运用控制变量的方法,控制传感器的结构,材料类型不变,研究柱型,金字塔型以及锥型微结构对于压阻型阵列式柔性压力传感器信号输出的影响。

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3. 研究的方法与步骤

本课题采用控制变量的方法,控制材料、微结构间距、电极结构相同制备三个具有不同微结构(金字塔型、三棱锥型、柱型)的阵列式柔性压力传感器,比较各个微结构的电流输出特性,选择最优的微结构类型。确定了最佳微结构类型后,制备具有不同阵列间距的阵列式柔性压力传感器,比较其电流输出特性,选择最合适的阵列间距,对于具体实物进行最后的应用测试。

步骤:

1、准备pet材料作为柔性基底材料,将其放在一边备用。

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4. 参考文献

1. luo y, shao j, chen s, et al. flexiblecapacitive pressure sensor enhanced by tilted micropillar arrays [j]. acsappl. mater. interfaces, 2019, 11(19): 17796-17803.

2. 蔡依晨,黄维,董晓臣.可穿戴式柔性电子应变传感器[j].科学通报, 2017(07): 23-37.

3. liao x, zhang z,liang q, et al. flexible, cuttable, and self-waterproof bending strainsensors using microcracked gold nanofilms@ paper substrate [j]. acs appl.mater. interfaces, 2017, 9(4): 4151-4158.

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5. 计划与进度安排

(1)2023.2.20-2023.3.30 文献调研,图书馆查阅资料,完成开题报告,完成外文资料的翻译;

(2)2023.4.01-2023.4.20 制备阵列压力传感器,测试相关性能参数;

(3)2023.4.21-2023.4.30 总结并整理实验数据,进行优化实验;

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