深圳先進院織物基底的壓電壓力傳感器研究獲進展
近日,中國科學院深圳先進技術研究院微創(chuàng)中心研究員王磊團隊設計出一種基于ZnO納米棒結(jié)構(gòu)的新型柔性織物基底壓電壓力傳感器,相關研究成果以High-Performance Textile Piezoelectric Pressure Sensor with Novel Structural Hierarchy Based on ZnO Nanorods Array for Wearable Application為題,發(fā)表在Nano Research上。
柔性可穿戴電子器件因其優(yōu)異的靈敏度、可延展性、耐久性以及與人體皮膚的相容性而得到廣泛的研究。特別是自供電智能穿戴設備,能夠有效地將各種機械運動轉(zhuǎn)化為電能,解決了穿戴式電子設備電源體積大、剛性差的缺點。課題組成員設計了一種基于ZnO納米棒結(jié)構(gòu)的新型柔性織物基底壓電壓力傳感器,采用纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)的ZnO納米棒和PVDF膜來賦予壓電效應。傳感器在0-2.5kPa壓力范圍內(nèi)的靈敏度為0.62V/kPa,開路電壓高達11.47V左右,具有優(yōu)越的機械穩(wěn)定性和低檢測限(8.71pa)。 T-FPE的傳感性能。(a)不同壓力(0.25-2.5kPa)下的壓電輸出電壓;(b)T-FPES在2.5kpa不同頻率(0.1-1Hz)壓力下的輸出電壓;(c)不同壓電層的輸出電壓;(d)T-PEPS在2000個工作循環(huán)下的傳感穩(wěn)定性試驗 壓電傳感器的應用演示。(a)T-PEPS在小/大彎曲位置產(chǎn)生的輸出電壓,插圖分別顯示了T-PEPS在小/大彎曲位置的照片;(b)手腕在不同彎曲度下的輸出電壓;(c)手指彎曲和拉伸分別為5°、30°和60°時的輸出電壓;(d)不同手指的輸出電壓;(e)監(jiān)測不同物體時傳感器的輸出電壓 應用證明,傳感器可以檢測多種人體運動,如手腕的彎曲/放松運動和每個手指的彎曲/拉伸運動。因此,所制備的織物基底壓電傳感器可用于構(gòu)建自供電壓電傳感器,并可用于實時監(jiān)測人體信息。 深圳先進院客座學生譚永松為論文第一作者,王磊為論文的共同通訊作者,研究工作主體在深圳先進院完成。 關鍵詞: 傳感器
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