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【魯東大學(xué):研發(fā)低成本、高效率、高靈敏度的柔性仿生應(yīng)變傳感器】
柔性應(yīng)變傳感器作為一種可以感知外部力學(xué)變化的設(shè)備,可以測量因外力產(chǎn)生的機(jī)械形變,并將其轉(zhuǎn)化為電信號或其他方便檢測的信號,其對外部力的檢測依靠敏感材料完成比如碳材料、金屬納米粒子等等,其中激光誘導(dǎo)石墨烯被廣泛應(yīng)用于傳感器制造中。目前制備方法簡單且具有高靈敏度稱為決定柔性應(yīng)變傳感器能否被廣泛應(yīng)用的重要因素,因此開發(fā)具有高靈敏度、制備簡單的柔性應(yīng)變傳感器具有重要意義。 研究者利用機(jī)器學(xué)習(xí)簡化了激光誘導(dǎo)石墨烯的制備流程,利用激光在Ecoflex/LIG膜表面構(gòu)建仿生蜘蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu),利用該結(jié)構(gòu)制備了具有蜘蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)的柔性應(yīng)變傳感器。該制備方法不受任何條件限制,具有廣泛的適用性。 此外,制備的應(yīng)變傳感器具有良好的性能,具有寬的工作范圍(0-30%)、較快的響應(yīng)(響應(yīng)時間200ms及300ms的恢復(fù)時間)、較好的耐久性和穩(wěn)定性以及長期有效性(重復(fù)測試500次后性能穩(wěn)定)。該應(yīng)變傳感器可以用于檢測實驗者的手部運(yùn)動,還可以檢測實驗者吞咽時的喉結(jié)運(yùn)動,研究結(jié)果表明該應(yīng)變傳感器在人體動作識別領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
本文受自然仿生學(xué)啟發(fā)設(shè)計并成功制備了具有蜘蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)的柔性應(yīng)變傳感器,傳感器的傳感部分由LIG構(gòu)成,為了制備出性能優(yōu)良的LIG,采用了人工智能中的機(jī)器學(xué)習(xí)對LIG的制備參數(shù)進(jìn)行預(yù)測,并成功利用預(yù)測參數(shù)制備LIG,較之前制備的LIG在性能與形貌都有較大提升。傳感器又進(jìn)行了手指彎曲、握拳、吞咽動作的監(jiān)測,在測試過程中傳感器表現(xiàn)出良好的性能。所制備的蜘蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)傳感器具有寬的工作范圍(0-30%)、較快的響應(yīng)(響應(yīng)時間為260ms,恢復(fù)時間為300ms)、較好的耐久性(重復(fù)測試500次后性能依舊穩(wěn)定)和穩(wěn)定性以及長期有效性,此外該傳感器還具有制備流程簡單、成本低等特點(diǎn)。研究結(jié)果表明該應(yīng)變傳感器在人體動作識別領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
來源:傳感器專家網(wǎng)