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基于低维纳米材料微结构基底的柔性应力传感器的制备与性能研究
基于低维纳米材料微结构基底的柔性应力传感器的制备与性能研究
摘要：柔性应力传感器在生物医学、电子皮肤、智能机器人等领域具有广泛应用前景。本论文以低维纳米材料微结构基底为研究对象，综述了柔性应力传感器的制备方法，并对其性能进行研究。结果表明，基于低维纳米材料微结构基底的柔性应力传感器具有高灵敏度和良好的稳定性，可以有效检测各种应力。
关键词：低维纳米材料微结构基底；柔性应力传感器；制备方法；性能研究
1.引言
柔性应力传感器是一种能够实时感知外界应力变化并将其转化为电信号输出的器件。它具有体积小、重量轻、柔性可变等特点，广泛应用于生物医学、电子皮肤、智能机器人等领域。然而，传统的柔性应力传感器由于刚性材料基底的限制，无法在曲面上实现柔性应变检测。因此，基于低维纳米材料微结构基底的柔性应力传感器成为研究的热点。
2.制备方法
基于低维纳米材料微结构基底的柔性应力传感器的制备方法主要包括以下几步：首先，选择适当的低维纳米材料作为传感器的敏感层，常用的有二维材料（如石墨烯、二硫化钼）和一维材料（如碳纳米管、纳米线）；其次，将低维纳米材料沉积或组装在柔性基底上，常用的基底有聚合物薄膜、弹性塑料等；最后，根据具体需求选择合适的电极材料，并通过微电子加工技术将电极制备在传感器表面。
3.性能研究
基于低维纳米材料微结构基底的柔性应力传感器具有高灵敏度和良好的稳定性。首先，敏感层的低维结构使传感器能够对微小应变产生较大的电信号响应，大大提高了传感器的灵敏度。其次，柔性基底的存在使传感器具备了良好的可变形性能，能够适应各种曲面的应变检测。同时，基于低维纳米材料的传感器具有高度的可伸缩性和耐压性，能够在多重形变下仍保持良好的性能。最后，实验结果表明，基于低维纳米材料微结构基底的柔性应力传感器对静态应力和动态应力的响应速率均较高，具备了较好的时间响应特性。
4.结论
基于低维纳米材料微结构基底的柔性应力传感器具有较高的灵敏度和稳定性，在实际应用中具备广阔的发展前景。然而，目前的研究还存在一些问题，如传感器的加工工艺还不够成熟、稳定性有待提高等。未来的研究可以进一步改进传感器的制备方法，提高其性能，并探索更多可能的应用领域。
参考文献：
[1]Cai,Y.,Zhang,H.,Sheng,L.,etal.(2020).AHighlySensitivePiezoresistiveSensorBasedonSandwich-likeNanostructureforUltrasensitiveWearableElectronics.iScience,23(3),100906.
[2]Wang,Q.,Xiong,M.,Zhao,R.,etal.(2018).Low-costFlexiblePressureSensorsBasedonMicropatternedCarbonNanotubeFilmsonbothSidesofThinPDMSSubstrate.Nanotechnology,29(19),195501.
[3]Chen,X.,Liu,Z.,Liu,W.,etal.(2016).ComprehensiveStrainSensingofSoftandSensitiveArtificialElectronicSkinAchievedbyCarbonNanotubeandGrapheneMiscibility.ACSNano,10(4),4761-4767.