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微球和微胶囊的压力传感器应用探讨

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于微结构不仅能够提高传感器的灵敏度,且具备快速响应能力。因此,构建微结构是提高压力传感器综合性能的有效途径。将其用于电阻式压力传感器,具有检测限低、灵敏度较高的优点。将微胶囊感压传感技术应用于模切机压力精确检测,采用微胶囊感压传感原理的压力测试系统可以得到精确压力值。测试系统包括微胶囊感压传感器、专用扫描仪和图像压力解析软件。微胶囊在不同压力下破裂程度不同,因此,颜色密度即反映出压力大小。

微球和微胶囊的压力传感器应用探讨

压力传感器是一种用于感知物体表面作用力大小的电子器件,在医疗健康机器人生物力学领域有着广泛的应用前景。由于微结构不仅能够提高传感器的灵敏度,且具备快速响应能力。因此,构建微结构是提高压力传感器综合性能的有效途径。

斯坦福大学的鲍哲南课题组利用聚吡咯(Polypyrrole,PPY)水凝胶材料通过多相反应来制备具有空心微球结构的弹性导电薄膜。该薄膜具有室温自愈性、高导电性和良好的柔韧性,可制成压力传感器适用于自愈合电子、人工皮肤、软机器人、仿生假肢和储能等领域。

中国科技大学的俞书宏课题组通过焦耳加热的石墨烯包覆的聚氨酯海绵材料制备出具有纤维网状结构的多孔导电海绵,该导电海绵降低了原油黏度并提高原油吸附速率(吸附时间降低了94.6%)。将其用于电阻式压力传感器,具有检测限低、灵敏度较高的优点。在浮油收集设备中使用这一压力传感器,能够在水面上连续且高选择地收集水面浮油,此成果在解决疏水亲油吸附剂快速吸附高黏度原油这一世界性难题方面贡献非常大。

中国科学院深圳先进技术研究院先进材料研究中心,利用胶体自组装和复制技术研制出一种灵活、高灵敏度的可穿戴电子压力传感器。他们利用单分散聚苯乙烯(PS)微球自组装阵列作为模板,通过两步复制制备了基于弹性微结构聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜的柔性、可调节电阻式压力传感器。所制柔性压力传感器具有高灵敏度、快速的响应时间和良好的稳定性,对低压段压力具有较强灵敏性等特点,已成功应用于人体颈部脉搏的检测,在运动监测方面具有广阔的应用前景。

微胶囊感压传感技术应用于模切机压力精确检测,采用微胶囊感压传感原理的压力测试系统可以得到精确压力值。测试系统包括微胶囊感压传感器(简称感压纸)、专用扫描仪和图像压力解析软件。感压纸分为两种类型:双片型和单片型。双片型由两层聚酯基胶片复合而成,如图10-3所示,一层涂有微胶囊呈色材料(A-film),另一层带有显色材料(C-film),使用时将两个胶片的涂层相互面对。而单片型如图10-4所示,同时拥有显色层和发色层。当涂有不同材料的纸面相互接触时,并不会发生显色反应,只有在打印或书写时,微胶囊受外力作用破裂,发色层与显色层起反应,出现红色压区。微胶囊在不同压力下破裂程度不同,因此,颜色密度即反映出压力大小。(www.xing528.com)

图10-3 双片型感压纸显色原理

图10-4 单片型感压纸显色原理

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