灵活的 piezo-resistive 应变传感器使用基于全聚甲的混合纳米复合材料用于可穿戴电子产品
Rajib Mahato1, Sk Masiul Islam1,2, Ranjan Kumar Maurya1,2
1Semiconductor Sensors and Microsystems Group, CSIR-Central Electronics Engineering Research Institute (CSIR-CEERI), Pilani, Rajasthan-333031, India. sumitrasihag@gmail.com.
Physical chemistry chemical physics : PCCP
|December 6, 2023
概括
使用银纳米粒子,石墨烯纳米板块和多壁碳纳米管三元纳米复合材料开发了灵活的压电阻应变传感器. Ag NPs/GNP/PDMS传感器表现出卓越的灵敏度和快速响应/恢复时间,用于呼吸分析.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 传感器技术 传感器技术
背景情况:
- 灵活的电子设备需要先进的传感材料,用于各种应用.
- 压电阻应变传感器对于监测机械变形至关重要.
- 开发高性能,可处理解决方案的传感器仍然是一个关键的挑战.
研究的目的:
- 使用三元导电混合纳米复合材料制造和描述灵活的压电阻应变传感器.
- 为了研究基于银纳米粒子 (Ag NPs),石墨烯纳米板块 (GNPs) 和多壁碳纳米管 (MWCNTs) 在聚甲基 (PDMS) 基板上的传感器的性能.
- 评估这些传感器在呼吸监测等应用中的潜力.
主要方法:
- 在柔性PDMS基板上处理Ag NP,GNP和MWCNT三元纳米复合材料的溶液处理.
- 三种设备结构的制造:Ag NPs/MWCNT/PDMS,GNP/PDMS,以及Ag NPs/GNP/PDMS.
- 使用场辐射扫描电子显微镜 (FESEM) 进行显微镜分析.
- 使用X射线衍射 (XRD) 和拉曼光谱学进行晶体和化学分析.
- 性能评估包括灵敏度,响应时间和呼吸/不呼吸分析期间的恢复时间.
主要成果:
- 基于Ag NPs/GNP/PDMS的传感器与二进制对应器相比,表现出更高的性能.
- 在GNP上优化了AgNP的分布,促进了高接触面积和高效的电子传输.
- 该Ag NPs/GNP/PDMS传感器实现了221的高测量系数 (GF),具有快速响应 (130毫秒) 和恢复 (119毫秒) 时间.
- 微观和光谱分析证实了混合纳米复合材料的成功形成和性能.
结论:
- 三级导电纳米复合材料为灵活的应变传感提供了比二元系统更好的性能.
- Ag NPs/GNP/PDMS混合纳米复合材料是高性能,灵活的压电阻应变传感器的一个有希望的材料.
- 简单的解决方案处理使得这些先进的传感器可用于可穿戴电子产品和健康监测的可扩展制造成为可能.
