一个基于织物的应变传感器,具有微桥结构和超级电容器驱动的集成传感系统.
Yuanlong Ding1, Jun Cao1, Haohao Dong1,2
1School of Textile and Material Engineering, Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, P. R. China.
ACS applied materials & interfaces
|June 24, 2024
概括
使用热塑性聚氨,碳纳米管和聚烯的织物应变传感器实现了高灵敏度和稳定性. 一个新的微桥结构提高了可穿戴电子产品和集成微超级电容器电源的性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 可穿戴电子产品的电子产品
背景情况:
- 基于织物的应变传感器对于可穿戴电子产品至关重要,要求高灵敏度和稳定性.
- 现有的传感器通常在性能和耐用性方面面临限制.
研究的目的:
- 开发高灵敏度和稳定的织物应变传感器,使用一种新的微桥结构.
- 将这些传感器与微型超级电容器集成为自动供电的可穿戴传感系统.
主要方法:
- 用碳纳米管 (CNTs) 和聚烯 (PPy) 涂层热塑性聚氨 (TPU) 织物.
- 设计一个微桥结构,其中CNTs在TPU-CNT-PPy织物中弥合拉伸引起的裂.
- 使用TPU-CNT-PPy材料制造微超级电容器 (MSC).
主要成果:
- TPU-CNT-PPy应变传感器在150%的工作范围内表现出高灵敏度 (GF = 231.5),反应快 (166 ms) 和恢复 (195 ms).
- 微桥结构显著提高了电力弹性,提高了传感器的稳定性.
- 基于TPU-CNT-PPy的MSC表现出高的特异电容 (460.3mF cm−2) 和出色的循环稳定性 (96.69%在10,000个循环中保持).
结论:
- 微桥策略有效地提高了可穿戴应用的应变传感器性能.
- 一个集成的传感系统,结合了应变传感器和MSCs成功演示,传感器信号可通过蓝牙检测.
- 这项工作为先进的可穿戴电子系统提供了可行的方法.


