研究目的
开发一种透明、高拉伸性且全向应变的传感器,采用具有蜂窝晶格和多域结构的金属网,应用于可穿戴设备及BodyNET技术。
研究成果
银网/聚二甲基硅氧烷应变传感器具有高透明度(79%)、低方阻(26 Ω/□)、全向工作特性,在15%应变下灵敏系数达14.3。该传感器能有效监测手指弯曲、肌肉张力等人体运动,并快速响应机械振动检测。这种方法在可穿戴电子和身体网络应用中前景广阔,有望集成到多功能透明设备中。
研究不足
传感器的性能可能受到材料机械特性的限制,例如薄膜厚度增加会导致刚度上升,从而降低可拉伸性。制造过程包含多个步骤,这些步骤在可扩展性和成本方面仍有优化空间。传感器响应可能在长期循环使用中出现漂移,表明存在潜在的耐久性问题。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用呼吸图法制备多孔蜂窝状聚合物模板,随后通过真空热蒸镀银形成金属网。利用聚乙烯醇(PVA)印章将银网转移至聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底上,该设计旨在实现各向同性拉伸性与透明度。
2:样本选择与数据来源:
样本包含PET基底上的PS-b-PAA聚合物模板、银网薄膜及PDMS基底,材料采购自阿拉丁试剂、陶氏化学等商业供应商。
3:实验设备与材料清单:
设备包括用于银沉积的真空热蒸发仪、PVA涂覆的旋涂机、扫描电镜(日立S-4800)、光学显微镜(尼康ECLIPSE LV100N POL)、紫外-可见分光光度计(珀金埃尔默Lambda 650)、四探针仪(吉时利2400)、源测量单元(吉时利2612)、振动激励器(南京伟恩电控HEAS-20)、信号发生器(南京富能科技HEV-20)及示波器(泰克TDS2024B)。材料包含PS-b-PAA、PVA、二硫化碳、乙酸乙酯、PDMS(Sylgard-184)及去离子水。
4:0)、光学显微镜(尼康ECLIPSE LV100N POL)、紫外-可见分光光度计(珀金埃尔默Lambda 650)、四探针仪(吉时利2400)、源测量单元(吉时利2612)、振动激励器(南京伟恩电控HEAS-20)、信号发生器(南京富能科技HEV-20)及示波器(泰克TDS2024B)。材料包含PS-b-PAA、PVA、二硫化碳、乙酸乙酯、PDMS(Sylgard-184)及去离子水。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:制备过程包括通过呼吸图法构建PS-b-PAA/PET模板、蒸镀15纳米银层、旋涂PVA、转移至PDMS并去除PVA。表征手段含SEM与光学显微镜(形貌)、紫外-可见光谱(透光率)、四探针仪(方阻)、拉伸测试(应变响应),振动测试采用自主搭建的振动激励系统。
5:数据分析方法:
测量并分析电阻变化量(ΔR/R0)以计算应变灵敏系数,稳定性测试包含循环拉伸实验,响应时间通过示波器测定。
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