作為壓力傳感器的彈性聚離子水凝膠 (EPIH) 需要進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)修改或微圖案化,以提高平行板傳感配置的靈敏度。最近,浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新型的木質(zhì)纖維素/EPIH 復(fù)合微結(jié)構(gòu),其具有三個(gè)獨(dú)特的特征,包括聚離子鏈的松散、復(fù)雜多孔通道的引入和系統(tǒng)壓縮模量的降低,以提高壓阻靈敏度。

圖1 彈性復(fù)合木質(zhì)纖維素/聚陰離子水凝膠的制造工藝和壓阻傳感器組裝示意圖。
圖1 彈性復(fù)合木質(zhì)纖維素/聚陰離子水凝膠的制造工藝和壓阻傳感器組裝示意圖。

這種木質(zhì)纖維素/EPIH 顯示出分層多孔網(wǎng)絡(luò),涉及木質(zhì)纖維素中更大、更硬的孔(阻礙聚陰離子鏈的過(guò)度纏繞)和聚陰離子中更小、更軟的孔,導(dǎo)致高壓縮率(80% 應(yīng)變)和高能量耗散率(65%) ,以及低于 40% 應(yīng)變的低楊氏模量 (104 KPa)。最終,由于柔軟的多孔結(jié)構(gòu)和作為離子儲(chǔ)存庫(kù)的 rGO 納米片的引入,混合水凝膠在低壓(C20/C0 = 1.24)下壓縮時(shí)具有增加的電導(dǎo)率變化率。使用這種材料,一種具有高靈敏度(22 KPa 內(nèi) 9.71 MPa-1)的軟觸覺(jué)傳感器被證明可以重建和模擬一系列力信號(hào)的波,在人機(jī)界面的娛樂(lè)和運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域顯示出有前景的應(yīng)用具有相對(duì)較寬的力范圍。

圖2 CRMRH的(a-c)壓縮回彈特性和(d和e)SEM圖像。(f)HRTEM(插圖:SAED),(g)AFM 和線范圍內(nèi)的厚度曲線,以及(h)rGO 納米片的拉曼光譜。(i 和 j) SEM 圖像和 (k) CRMRH、CRM-pDA 和 CRM-pDA-rGO 的 C、O 和 N 元素的重量百分比。
圖2 CRMRH的(a-c)壓縮回彈特性和(d和e)SEM圖像。(f)HRTEM(插圖:SAED),(g)AFM 和線范圍內(nèi)的厚度曲線,以及(h)rGO 納米片的拉曼光譜。(i 和 j) SEM 圖像和 (k) CRMRH、CRM-pDA 和 CRM-pDA-rGO 的 C、O 和 N 元素的重量百分比。
圖5 (a) 靈敏度測(cè)定的設(shè)置和示意圖,顯示了壓縮過(guò)程中導(dǎo)電路徑如何變化的原理。(b)所有木質(zhì)纖維素復(fù)合離子水凝膠傳感器的電阻變化率-應(yīng)力曲線。(c) CRM-pDA-rGO/PAAc 傳感器與其他報(bào)道的力傳感器相比的靈敏度和應(yīng)力范圍。在 (d 和 e) 輕敲和重敲 (Agel = 100 mm2)、(f) 珠滴落 (Agel = 100 mm2)、(g) 書(shū)寫(xiě) (Agel = 200 mm2) 期間使用木質(zhì)纖維素傳感器的實(shí)時(shí)電阻變化率信號(hào) (h) 沖壓 (Agel = 177 mm2) 監(jiān)測(cè)。
圖5 (a) 靈敏度測(cè)定的設(shè)置和示意圖,顯示了壓縮過(guò)程中導(dǎo)電路徑如何變化的原理。(b)所有木質(zhì)纖維素復(fù)合離子水凝膠傳感器的電阻變化率-應(yīng)力曲線。(c) CRM-pDA-rGO/PAAc 傳感器與其他報(bào)道的力傳感器相比的靈敏度和應(yīng)力范圍。在 (d 和 e) 輕敲和重敲 (Agel = 100 mm2)、(f) 珠滴落 (Agel = 100 mm2)、(g) 書(shū)寫(xiě) (Agel = 200 mm2) 期間使用木質(zhì)纖維素傳感器的實(shí)時(shí)電阻變化率信號(hào) (h) 沖壓 (Agel = 177 mm2) 監(jiān)測(cè)。

 

木質(zhì)纖維素/石墨烯氣凝膠調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)壓阻響應(yīng)的軟水凝膠觸覺(jué)傳感器-4

相關(guān)論文以題為A flexible hydrogel tactile sensor with low compressive modulus and dynamic piezoresistive response regulated by lignocellulose/graphene aerogels發(fā)表在《Journal of Materials Chemistry C》上。通訊作者是浙江農(nóng)林大學(xué)沈曉萍博士,和孫慶豐副研究員。

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