通过Kriging的石墨烯合压电传感器为检测各种类型的喉运动的最佳模型
Ming-Chan Lee1, Cheng-Tang Pan2,3,4,5, Shuo-Yu Juan2
1Department of Electrical Engineering, National Kaohsiung University of Science and Technology, Kaohsiung 807, Taiwan.
Micromachines
|October 26, 2024
概括
这项研究利用近场电回旋优化了用石墨烯增强的聚乙烯化物 (PVDF) 的压电纤维. 开发的纤维显示了用于传感器应用的改进的电导率和压电性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 压电材料对于能源采集和传感器技术至关重要.
- 聚乙烯化物 (PVDF) 是一个众所周知的压电聚合物,但它的性能可以提高.
- 加入石墨烯是一种有前途的策略,可以提高PVDF的性能.
研究的目的:
- 使用近场电 (NFES) 制造和优化石墨烯合聚乙烯化物 (PVDF) 压电纤维.
- 研究石墨烯度和NFES参数对纤维特性和压电性能的影响.
- 为生理信号监测开发一个优化的压电传感器.
主要方法:
- 通过近场电 (NFES) 制造PVDF/石墨烯纤维,使用不同的石墨烯质量%,针-采集器距离和应用于电压.
- 使用统一的实验设计和Kriging响应表面方法优化制造参数.
- 使用SEM,FTIR,XRD,接触角度和拉伸测试,对纤维形态,相位含量,电导率和机械性能进行表征.
主要成果:
- 添加石墨烯显著提高电导率 (高达187.5μS/cm) 和增加β相含量 (高达65.4%).
- 纤维直径随着石墨烯含量增加而减少.
- 优化的参数 (3.47重量%石墨烯) 产生了15.82mV的电压在5Hz和5N力,灵敏度为7.67log (mV/N).
结论:
- 近场电对于生产具有增强性能的石墨烯合PVDF压电纤维是有效的.
- 优化的纤维显示出优越的电导率,压电性能和机械强度.
- 开发的压电传感器显示了对生理信号测量的潜力,例如监测喉信号.
