論文類別：專家論文
作 者：佚名
所在地區(qū)：復(fù)合材料柔性傳感器及發(fā)展趨勢(shì)
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摘 要：
摘要：隨著電子設(shè)備的迅速發(fā)展，復(fù)合材料柔性傳感器在可穿戴設(shè)備、健康監(jiān)測(cè)以及智能機(jī)器人等方面的巨大發(fā)展?jié)摿Φ玫搅藦V泛的關(guān)注和研究。石墨烯作為新一代納米級(jí)碳材料，具備良好的機(jī)械、導(dǎo)電性能以及傳感功能性能，是制備復(fù)合材料傳感器的理想材料。本文主要介紹了當(dāng)下比較熱門的幾種復(fù)合材料傳感器，通過對(duì)它們目前相關(guān)性能研究探索了基于多種不同的復(fù)合材料在柔性傳感器方面的應(yīng)用現(xiàn)狀。
關(guān)鍵詞：柔性傳感器；靈敏度系數(shù)；石墨烯
1引言
柔性傳感器主要指采用柔性材料制造的傳感器，具備良好的柔韌性、可拉伸性、可以自由彎曲甚至折疊，結(jié)構(gòu)形式靈活多樣，能夠非常方便地對(duì)被測(cè)量進(jìn)行檢測(cè)。而根據(jù)其功能的不同可分為柔性應(yīng)變/應(yīng)力傳感器、柔性氣體傳感器、柔性濕度傳感器、柔性溫度傳感器等，不同的功能主要取決于柔性傳感器的敏感單元的選擇。而其中柔性應(yīng)變/應(yīng)力傳感器主要是基于柔性導(dǎo)電材料和柔性基材，通過測(cè)量導(dǎo)電材料電阻值的變化檢測(cè)應(yīng)變和應(yīng)力，其中應(yīng)力傳感器又主要以壓力傳感器為主。目前柔性應(yīng)變/應(yīng)力傳感器在電子皮膚、醫(yī)療保健、運(yùn)動(dòng)器材、等領(lǐng)域受到廣泛應(yīng)用[1,2]。
2柔性傳感器的傳感機(jī)理
柔性應(yīng)變/應(yīng)力傳感器的傳感機(jī)理是指?jìng)鞲衅鲗⒈粶y(cè)的應(yīng)變/應(yīng)力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制，主要分為壓阻效應(yīng)，電容效應(yīng)和壓電效應(yīng)三大部分[3]。主要通過靈敏度系數(shù)表明傳感器的性能的高低。（1）壓阻式傳感器主要功能是將外力轉(zhuǎn)化為電阻的變化，由于外力會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電物質(zhì)間導(dǎo)電路徑的變化，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生電阻的變化。當(dāng)導(dǎo)電復(fù)合材料在承受壓力時(shí)，其內(nèi)部導(dǎo)電物質(zhì)間的間距會(huì)發(fā)生變化并且其本身在受力方向的尺寸也會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致導(dǎo)電路徑的增加并且路徑距離增大或減小，進(jìn)而使得復(fù)合材料的電阻值變化。壓阻式傳感器普遍具有結(jié)構(gòu)簡單、組裝簡便、檢測(cè)范圍較寬和傳感信號(hào)易于識(shí)別等特點(diǎn)，因此也是目前應(yīng)用最廣泛的傳感器類型。（2）電容式傳感器主要基于電容器原理，傳統(tǒng)的電容傳感器主要是通過改變平行板的正對(duì)面積和平行板間距進(jìn)而改變平行板間容納電荷能力也就是電容，通過測(cè)量電容的變化來探測(cè)不同的力如壓力、剪切力等。電容式傳感器的主要特點(diǎn)是其對(duì)于力的敏感性比較強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)用較低的能耗來檢測(cè)微小的靜態(tài)力，具備良好的線性響應(yīng)。（3）壓電式傳感器主要是利用壓電材料在機(jī)械力的作用下可以產(chǎn)生電荷的特性，通過檢測(cè)壓電材料在受到外力的作用時(shí)產(chǎn)生的電信號(hào)來探測(cè)機(jī)械力的。壓電材料的壓電特性主要是由電偶極矩的存在導(dǎo)致的，而電偶極矩的主要是靠取向的非中心對(duì)稱晶體或孔中持續(xù)存在電荷的多孔駐極體。壓電材料的主要性能參數(shù)就是壓電系數(shù)，它是用來衡量壓電材料能量轉(zhuǎn)換效率的物理量，直接關(guān)系到壓電式傳感器的性能。壓電式傳感器的靈敏度普遍較高，但是其柔性和拉伸性能有限并且制備過程相對(duì)復(fù)雜。
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