通过增材制造工艺制造温度和湿度独立的银纳米颗粒的碳复合材料基应变传感器
Iqbal Nadeem1, Sajid Memoon2, Rahman Khalid1
1Faculty of Mechanical Engineering, Ghulam Ishaq Khan Institute of Engineering Sciences and Technology, Topi, Pakistan.
3D printing and additive manufacturing
|August 23, 2023
概括
研究人员开发了一种低成本,高灵敏的应变传感器,使用微调度直接写入 (MDDW) 增材制造. 这种新型传感器具有固有的温度和湿度补偿,提高了它在各种应用中的可靠性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 增材制造 增材制造 增材制造
- 传感器技术 传感器技术
背景情况:
- 应变传感器对于监测各种应用中的机械应力至关重要.
- 传统的应变传感器经常受到环境干扰 (温度,湿度) 和高成本的影响.
- 开发具有固有的补偿的成本效益高的传感器仍然是一个重大挑战.
研究的目的:
- 使用增材制造制造一种高灵敏,低成本的应变传感器.
- 为了实现固有的温度和湿度补偿,没有额外的组件.
- 评估传感器的性能,包括测量因子和环境稳定性.
主要方法:
- 利用微散布直接写入 (MDDW) 增材制造,在聚合物基板上打印一个银碳复合体应变传感器.
- 优化了材料沉积和传感器性能的制造参数.
- 在传感器封装中使用电喷沉积,以减轻湿度的影响.
- 进行电气和形态表征,以评估传感器特性和响应.
- 开发了用于系统集成的模拟信号调节电路.
主要成果:
- 实现了45的高度因子和45 Ω/μɛ的应变灵敏度.
- 通过取消银和碳的相反阻力温度系数来证明固有的温度补偿.
- 通过电子喷雾封装,展示了显著的湿度补偿 (相对效应降低了 ~99.8%).
- 实现了显著的温度补偿 (相对效应减少了 ~99.5%).
结论:
- 开发的MDDW制造的应变传感器提供了高灵敏度和低成本.
- 固有的温度和湿度补偿显著提高传感器的可靠性,并减少对外部补偿电路的需求.
- 传感器的性能超过了传统的应变传感器,这表明它有可能被广泛采用.
