基于碳纳米材料的柔性应力传感器的研制
柔性应变织物传感器研究进展
柔性应变织物传感器研究进展王双;刘玮;刘晓霞【摘要】Sensor is the essential part for smart textiles.With the excellent property of flexibility,flexible smart sensor can make the smart clothing maintain its comfortability.Especially,the flexible fabric stain sensor can fully realize the seamless integration with the clothing,which makes it has significant potential in smart textiles.Different methods to prepare the flexible fabric strain sensors and their sensing properties are introduced.%传感器是智能纺织品的重要组成部分.柔性智能传感器具有柔韧性好,可自由弯曲的特性,可使服装在获得智能化的同时保持其原有的舒适性能.以织物为基础的柔性应变传感器能够最大限度地实现与服装的无缝整合,在智能纺织品领域具有很高的应用价值.主要介绍了柔性应变织物传感器的不同制备方法及其应变传感特性.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2017(036)012【总页数】4页(P1-3,9)【关键词】传感器;柔性;应变;织物【作者】王双;刘玮;刘晓霞【作者单位】上海工程技术大学服装学院,上海201620;上海工程技术大学服装学院,上海201620;上海工程技术大学服装学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TP212.6应变传感器是测量物体受力变形所产生应变的一类传感器[1]。
碳纳米管在电子器件中的应用研究
碳纳米管在电子器件中的应用研究在当今科技飞速发展的时代，电子器件的性能和功能不断提升，而材料的创新是推动这一进程的关键因素之一。
碳纳米管作为一种具有独特结构和优异性能的纳米材料，在电子器件领域展现出了巨大的应用潜力。
碳纳米管是由碳原子组成的管状结构，其直径通常在几纳米到几十纳米之间，长度可以达到微米甚至毫米级别。
由于其特殊的结构，碳纳米管具有出色的电学、力学和热学性能。
从电学性能方面来看，碳纳米管具有极高的载流子迁移率。
这意味着电子在碳纳米管中能够更加快速地移动，从而大大提高了电子器件的工作速度。
相比传统的半导体材料，如硅，碳纳米管的载流子迁移率可以高出几个数量级。
这使得基于碳纳米管的电子器件在高频应用中具有显著的优势，例如在通信领域中的射频器件。
在力学性能方面，碳纳米管具有极高的强度和韧性。
它们能够承受巨大的拉伸应力，同时还具有良好的柔韧性。
这种优异的力学性能使得碳纳米管可以用于制造高强度、高柔韧性的电子器件，如可穿戴设备和柔性显示屏。
热学性能也是碳纳米管的一大亮点。
它们具有出色的热导率，能够有效地将热量从电子器件中散发出去，从而提高器件的稳定性和可靠性。
这对于高功率电子器件来说尤为重要，能够避免因过热而导致的性能下降甚至损坏。
基于以上这些出色的性能，碳纳米管在众多电子器件中都有着广泛的应用。
在集成电路领域，碳纳米管有望取代硅成为下一代半导体材料。
由于其高载流子迁移率，基于碳纳米管的晶体管能够实现更小的尺寸和更快的开关速度，从而大幅提高集成电路的性能。
目前，研究人员已经成功地制造出了基于碳纳米管的晶体管，并且在性能方面取得了显著的突破。
在显示屏方面，碳纳米管可以用作场发射阴极材料。
传统的阴极射线管显示屏体积较大且能耗较高，而基于碳纳米管的场发射显示屏具有薄型化、低能耗和高亮度等优点。
此外，碳纳米管还可以用于制造柔性显示屏，为未来的显示技术带来了更多的可能性。
在传感器领域，碳纳米管也有着出色的表现。
柔性压力传感器应用与发展简析
柔性压力传感器应用与发展简析发表时间：2019-04-29T16:05:56.857Z 来源：《基层建设》2019年第5期作者：路林[导读] 摘要：柔性压力传感器是一种用于感知物体表面作用力大小的柔性电子器件，一般采用平面结构，可以通过点或者阵列的形式完成高密度、高柔韧性下的测量。
国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心天津市 300300 摘要：柔性压力传感器是一种用于感知物体表面作用力大小的柔性电子器件，一般采用平面结构，可以通过点或者阵列的形式完成高密度、高柔韧性下的测量。
柔性压力传感器能否兼具柔韧性和准确测量压力分布信息等功能成为人们关注的焦点。
因此，构建微结构是提高柔性压力传感器综合性能的有效途径，成为学术界和工业界的关注重点。
本文以专利分析为基础，对柔性压力传感器的应用于发展进行了简单的归纳和分析。
关键词：柔性；压力；传感器；电容；电阻；压电；压阻一、柔性压力传感器概述1.1柔性压力传感器压力传感器是使用最为广泛的一种传感器。
传统的压力传感器结构尺寸大、质量重，不能提供电学输出。
随着半导体技术的发展，半导体压力传感器逐步发展，特别是MEMS技术的发展成熟，半导体传感器向着微型化发展，而且其功耗小、可靠性高。
随着材料科学、制作工艺和应用需求的迅猛发展，尤其是人体运动智能可穿戴设备中的柔性传感器己成为研究的热点。
柔性压力传感器是一种用于感知物体表面作用力大小的柔性电子器件，能贴附于各种不规则物体表面，在医疗健康、机器人、生物力学等领域有着广泛的应用前景[1]。
为了满足柔性界面、曲面和不规则形状界面上作用力测量的需求，柔性压力传感技术是在柔性的基板上形成具有轻、薄、小巧、可挠性特点的压力传感技术[2]。
1.2柔性压力传感器的类型柔性压力传感器按照感应材料可分为电容式传感器、电阻式传感器、压阻式传感器和压电式传感器。
电容式传感器由一个悬浮结构极板电容器组成，当极板或电极区域之间的距离在外力作用下时距离被缩短，从而产生两个电极之间的电容的变化。
柔性传感器材料的设计与制备
柔性传感器材料的设计与制备随着科技的不断发展，传感器在各个领域中起着至关重要的作用。
其中，柔性传感器作为一种新兴的传感器类型，具有轻薄、柔软、易弯曲等特点，正在逐渐得到广泛应用。
而柔性传感器材料的设计与制备则是实现柔性传感器性能优化的关键。
柔性传感器材料的设计首先需要考虑其感应性能。
传感器的感应性能是指传感器对外界某种物理量变化的灵敏程度和准确性。
因此，选择合适的感应材料至关重要。
常见的柔性传感器材料包括导电高分子材料、碳纳米管、柔性导电膜等。
这些材料具有良好的导电性和可塑性，能够在弯曲过程中保持传感器的导电特性，从而实现对外界物理信号的感应。
其次，柔性传感器材料的设计还需要考虑其力学性能。
柔性传感器作为一种柔软且易弯曲的传感器，其材料应具备一定的柔韧性和可扩展性。
因此，在材料设计中需要考虑弹性模量、拉伸强度等参数，以确保传感器在弯曲和拉伸等应力作用下不易断裂。
此外，材料的透明度也是设计柔性传感器的重要因素。
透明的材料可以使得传感器更加隐形，应用于可穿戴设备和智能家居等领域，提升用户体验。
柔性传感器材料的制备也是实现其性能优化的关键步骤。
目前，常见的柔性传感器材料制备方法包括溶液浸渍、蒸发冷冻、喷墨打印等。
溶液浸渍法适用于制备导电高分子材料和柔性导电膜，其步骤包括溶液制备、浸渍涂布、干燥等。
蒸发冷冻法适用于制备碳纳米管材料，通过冷冻时的析出现象获得均匀分散的碳纳米管膜。
而喷墨打印法则可以实现对导电材料的精确布局，提高传感器的空间分辨率和感应性能。
不仅如此，柔性传感器材料的制备还需要考虑其工艺条件和稳定性。
工艺条件包括温度、湿度等，这些因素对于柔性传感器材料的形态和性能具有重要影响。
而稳定性则保证了传感器在长期使用中的可靠性和稳定性。
因此，在制备过程中需要严格控制各项工艺参数，确保传感器材料的稳定性和一致性。
总之，柔性传感器材料的设计与制备是实现柔性传感器性能优化的关键步骤。
在设计上，需要考虑感应性能和力学性能，选择合适的材料以实现对外界物理信号的感应并保持传感器的柔软性。
柔性传感器的制备与性能研究
柔性传感器的制备与性能研究柔性传感器是一种新型的传感器技术，其可以根据被测量的对象的状态、形状和环境等因素而变化，能够实时监测和反映这些变化的情况。
它具有柔性和可重复性等特点，能够应用于多种领域，如智能机器人、医疗设备、智能家居等。
本文将介绍柔性传感器的制备方法和性能研究。
一、制备方法1.材料选择：柔性传感器的材料必须具有柔性、可塑性、导电性和灵敏性等特点，如聚合物材料、碳纳米管、金属微丝、碳黑等。
2.制备流程：柔性传感器的制备流程一般包括以下几个步骤：（1）原材料制备：将所选的材料进行加工、混合等处理，确保材料达到所需的性质；（2）材料修饰：将原材料进行表面化学修饰等处理，增强其与导电材料的附着能力和导电性；（3）导电层制备：将导电材料涂布或印刷在基底上，形成导电层；（4）敏感层制备：将敏感材料涂布或印刷在导电层上，形成敏感层；（5）传感器组合：将导电层和敏感层组合在一起，形成柔性传感器。
二、性能研究1.敏感性能：柔性传感器的敏感性能是指其对于被测量的物理量变化的反应程度，可以通过测量其电阻值的变化来反映敏感性能。
研究者可以通过改变敏感材料的种类和含量、导电层和敏感层的厚度和比例等因素来控制敏感性能。
2.可重复性：柔性传感器具有可重复使用的特点，可以重复测量同一物理量，并能够在一定范围内保持一定的精确度和稳定性。
因此，研究者需要对其可重复性进行测试，了解其实际使用中的精度和准确性。
3.环境适应性：柔性传感器可以应用于多种环境下，但在不同的环境中，其性能可能会发生变化。
因此，需要对其在不同的环境下进行测试，了解其适应性和稳定性。
4.应用研究：柔性传感器在医疗设备、机器人、智能家居等领域中的应用越来越广泛。
研究者可以通过实际应用中的反馈，进一步优化传感器的性能和结构。
总之，柔性传感器的制备与性能研究是一个不断探索和发展的过程。
在未来的研究中，我们需要进一步探索其机理，优化其结构和性能，并将其应用于更广泛的领域中。
基于纤维素材料的柔性应变传感器的研究进展
·纤维素基柔性应变传感器·基于纤维素材料的柔性应变传感器的研究进展吉喆1，2刘玺蝶1吕姝叡1华淑兰1许慧敏2陈夫山1（1.青岛科技大学海洋科学与生物工程学院，山东青岛，266042；2.山东世纪阳光纸业集团有限公司，山东潍坊，262400）摘要：近年来柔性应变传感器发展迅速，目前在个性医疗、运动监测、智能可穿戴等领域均有着广泛应用。
随着资源短缺、环境污染等问题的加剧，制备清洁绿色的柔性传感器成为研究热点。
纤维素材料以其自身储量丰富、可降解再生、易加工成多种结构等优势，为柔性应变传感器的制备和性能提升提供了新的发展方向。
本文对近些年以纤维素材料制得的柔性应变传感器的研究进行了总结，包括此类传感器的制备材料、性能改良和应用前景，以期为纤维素基柔性应变传感器的研究提供参考。
关键词：纤维素材料；柔性应变传感器；可穿戴中图分类号：TS79文献标识码：ADOI ：10.11980/j.issn.0254-508X.2021.12.014Research Progress of Flexible Strain Sensors Based on Cellulose MaterialsJI Zhe 1，2，*LIU Xidie 1LYU Shurui 1HUA Shulan 1XU Huimin 2CHEN Fushan 1（1.College of Marine Science and Bioengineering ，Qingdao University of Science and Technology ，Qingdao ，Shandong Province ，266042；2.Shandong Century Sunshine Paper Group Company Limited ，Weifang ，Shandong Province ，262400）（*E -mail ：jizhe@ ）Abstract ：In recent years ，studies have been developed rapidly in the field of flexible strain sensors because of their wide applications in per⁃sonality medicine ，sports detection ，wearable intelligent device and other relevant fields.Owing to concerns of resource shortage and envi⁃ronmental pollution issues ，it becomes a hot topic to develop clean and green flexible strain sensors.Cellulose is a nearly inexhaustible natu⁃ral material with many benefits such as renewable ，biodegradable and easy to be processed into diversified structure/shape.With its excel⁃lent properties ，cellulose materials provide a new study direction to prepare and improve performance of flexible strain sensors.In order to provide some references for the research ，recent development in study of flexible strain sensor based on cellulose material ，which includes material ，performance improvement and its application prospect were reviewed in this paper.Key words ：cellulosic material ；flexible strain sensor ；wearable传感器是将温度、湿度、声、光等物理化学刺激按照一定规律转化为电信号输出的一种检测装置[1]。
纳米医学中的柔性传感器设计与应用案例
纳米医学中的柔性传感器设计与应用案例柔性传感器是一种能够感知和检测物理量的传感器，其具有高度的柔性和可伸缩性，能够适应复杂的形状和曲率。
在纳米医学领域，柔性传感器的设计与应用具有重要意义，可以实现对人体健康状况的监测和诊断，为个性化医疗提供支持。
本文将介绍一些纳米医学中的柔性传感器设计与应用案例，包括基于纳米材料的柔性传感器、皮肤贴片式传感器和内置传感器等。
首先，基于纳米材料的柔性传感器是近年来纳米医学领域中的研究热点。
纳米材料具有独特的力学性能和电学性能，能够实现高灵敏度和高稳定性的传感器。
例如，研究人员使用碳纳米管作为传感器的工作电极，利用其高导电性和较小的尺寸，制备出一种用于监测肌肉活动的柔性传感器。
这种传感器可以实时记录肌肉收缩和张力变化，为康复医学和生理研究提供了重要数据。
其次，皮肤贴片式传感器是一种非侵入性的柔性传感器，可以直接附着在皮肤表面进行监测。
这种传感器通常由柔性材料和传感器芯片组成，能够实现对皮肤温度、心率、血压等生理指标的测量。
例如，一种基于纳米纤维技术的皮肤贴片式传感器可以实时监测血糖水平，并通过无线传输将数据发送给医生或患者。
这种传感器的使用方便、舒适、可靠，为糖尿病患者提供了便捷的自我监测手段。
此外，在纳米医学中，内置传感器是另一个重要的设计与应用案例。
内置传感器是指将传感器嵌入人体内部，实时监测生理参数，并通过无线通信将数据传输到外部设备。
例如，一种基于纳米纤维和微型电子技术的心脏植入传感器可以监测心脏活动、心率和血氧水平等重要指标。
这种传感器可以实时报告心脏的健康状况，为心脏病患者提供了全面的监测和诊断。
除了设计与应用案例，纳米医学中的柔性传感器还面临着一些挑战和未来发展方向。
首先，纳米材料在柔性传感器中的应用仍面临着制备工艺和成本控制等方面的困难。
其次，传感器的灵敏度和可靠性需要进一步提升，以满足临床需求。
另外，柔性传感器在生物兼容性和长期稳定性等方面还需要更多的研究和改进。
基于碳纳米管的柔性应变传感材料的制备及性能研究
基于碳纳米管的柔性应变传感材料的制备及性能研究基于碳纳米管的柔性应变传感材料的制备及性能研究摘要: 碳纳米管是一种具有优异力学和电学性质的新型材料，其在柔性应变传感领域具有广泛的应用前景。
本文通过对碳纳米管的制备方法和性能研究进行综述，介绍了碳纳米管作为柔性应变传感材料的优势，并通过实验验证了其在应变传感中的应用潜力。
1.引言柔性应变传感材料具有重要的应用价值，可以广泛应用于智能机器人、生物医学和电子设备等领域。
碳纳米管作为一种新兴材料，具有优越的力学性能和电学特性，被广泛研究和应用。
本文将探讨碳纳米管作为柔性应变传感材料制备的方法及其性能研究。
2.碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法主要包括电弧放电法、化学气相沉积法和热解法等。
其中，化学气相沉积法是目前应用最广泛的制备方法。
通过调节反应温度、催化剂和碳源等参数，可以控制碳纳米管的尺寸和结构。
此外，还可以通过掺杂其它元素，如硼、氮等，来改变碳纳米管的电学性能。
3.碳纳米管作为柔性应变传感材料的优势碳纳米管作为柔性应变传感材料具有以下几个优势。
首先，碳纳米管具有优异的柔性和机械强度，可以在受力变形时保持稳定的电学性能。
其次，碳纳米管具有较大的比表面积和高载流子迁移率，能够提高应变传感器的灵敏度和响应速度。
此外，碳纳米管还具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性，可以适应复杂的工作环境。
4.碳纳米管柔性应变传感的性能研究通过将碳纳米管与柔性基底结合，可以制备出柔性应变传感器。
通过实验研究，发现碳纳米管柔性应变传感器具有良好的应变敏感性和稳定性。
在外加应变作用下，碳纳米管的电阻发生变化，可以通过测量电阻的变化来感知应变。
实验结果表明，碳纳米管柔性应变传感器具有较高的灵敏度和线性响应。
此外，对其温度稳定性和耐疲劳性的研究也表明其适用于各种工作条件。
5.碳纳米管柔性应变传感材料的应用前景碳纳米管柔性应变传感材料具有广泛的应用前景。
首先，它们可以应用于智能材料领域，实现智能机器人的应变感知和控制。
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基于碳纳米材料的柔性应力传感器的研制应力传感器被广泛应用到人类生活的各个领域。
为了达到不同的测量效果,制作应力传感器的材料、工艺等也不尽相同。
本文主要探究了基于碳纳米材料(石墨烯、碳纳米管、炭黑)的应力传感器的制备、性能、以及应用。
首先,利用鳞片石墨自制了少层石墨烯。
实验中是通过机械剥离的手段将石墨剥离成石墨烯,该方法不仅易于操作,而且安全可靠。
从SEM(scanning electron microscope,扫描电子显微镜)和AFM(atomic force microscope,原子力显微镜)的表征结果可以看出,实验室自制的少层石墨烯质量良好,厚度在7nm以内,如果用于应力检测,可以实现高灵敏度的测量。
然后,以自制的石墨烯为导电材料,以印有叉指电极的PET(Polyethylene terephthalate,聚对苯二甲酸乙二醇酯)塑料为基底,制备出了柔性应力传感器。
整个制作工艺不仅操作简便,而且简化了性能检测步骤。
通过测试结果,可以看出,制备好的柔性应力传感器,对小范围内
(strain<1.74%)的应力能够实现高灵敏度的测量,GF(gague factor,应变系数)值可达48.7。
为了提高应力测量范围,在进一步研究中,将多壁碳纳米管和炭黑结合使用作为导电材料,以弹性氨纶丝为载体,制备出了可拉伸柔性应力传感器。
该实验采用LBL(layer-by-layer,层层自组装)的制备方法,将碳纳米管和
炭黑交替地覆盖在氨纶丝线上,不仅操作简单,而且能够实现碳纳米管和炭黑的均匀覆盖,进而改善应力传感器的性能。
制备出来的应力传感器具备以下特点:(1)能够实现大范围(strain<150%)内的应力测量(2)具有较高的灵敏度,GF值可
达45.4(3)具有较大的线性响应区间实验中将该柔性应力传感器用于手指弯曲和手腕脉搏跳动的测试,从测试结果可以看出,该款应力传感器在人体运动的检测上具有很大的潜力,值得继续研究。