柔性压力传感器应用价值高但减振难,港中大深圳团队有新发现
柔性压力传感器应用价值高但减振难,港中大深圳团队有新发现
柔性压力传感器具备众多优点,广泛适用于多个行业,具有极高的实用价值。然而,它目前面临的一个主要问题是容易受到环境因素的干扰,振动不仅会引入噪音,还会缩短其使用寿命。因此,迫切需要找到有效的解决方案。幸运的是,香港中文大学(深圳)的研究团队取得的新突破为我们带来了新的希望。柔性压力传感器的灵敏度很高,这一特点十分突出。这一现象使得解决当前柔性压力传感器性能受损的问题变得十分迫切。
柔性压力传感器具备众多优点,广泛适用于多个行业,具有极高的实用价值。然而,它目前面临的一个主要问题是容易受到环境因素的干扰,振动不仅会引入噪音,还会缩短其使用寿命。因此,迫切需要找到有效的解决方案。幸运的是,香港中文大学(深圳)的研究团队取得的新突破为我们带来了新的希望。
柔性压力传感器应用广泛
柔性压力传感器的灵敏度很高,这一特点十分突出。比如,在电子皮肤的应用中,它能够为假肢提供类似于真实皮肤的触感;在生物医学设备上,它还能更精确地捕捉身体数据。正因为这些优点,它在多个领域中的需求显著上升。然而,若不解决干扰问题,这些优势将无法得到充分发挥。在实际使用过程中,各种振动难以避免,它们对传感器的性能产生了显著影响。
在人机互动及人工智能领域,传感器的稳定性显得尤为关键。以智能交互设备为例,信号的不精确可能引发错误的操作指令。这一现象使得解决当前柔性压力传感器性能受损的问题变得十分迫切。
环境干扰下的传感器现状
柔性压力传感器面临环境干扰的挑战。输出信号中夹杂着由震动引起的杂乱无章的噪音,这导致检测结果出现较大误差。在众多实际应用中,例如在复杂工业环境或移动设备上安装传感器时,这种干扰尤为突出。
这种干扰不仅会缩短设备的使用期限,而且无疑也提升了维护所需的费用。为了确保传感器的正常运行,企业不得不持续加大维修和更换设备的投入,从而导致了资源的严重浪费。
传统解决方法及其局限
现在普遍采用的是加入辅助阻尼部件的方法。比如,滤波电路被普遍采用,它能在一定程度上减轻振动的效果。但这样的辅助部件使得设备整体结构变得更加复杂,不仅增加了设备的成本,还占据了更多的空间。
根据企业反馈,安装、检修和维护这些复杂设备较为困难。在空间有限或人力成本较高的地区,这种做法显得不太合适。这限制了柔性压力传感器在更广泛领域的应用和推广。
新型介电凝胶的特性
香港中文大学(深圳)理工学院带来了新的曙光。他们成功研发了一种具备微相分离特性的介电凝胶。这种凝胶的介电常数较高,这一点尤为突出。高介电常数有助于增强传感器的功能。此外,它的抗压能力很强,力学滞后性低,即便在承受压力的情况下,也不易发生形变或损坏。
阻尼效果出色,能有效抵御振动干扰。这种凝胶的问世,为柔性压力传感器的干扰问题带来了新材料解决方案,标志着材料科学领域的一项重要进展,同时也为传感器制作等后续工作提供了支持。
材料的设计思路及其关联性
设计这款凝胶的方法是在常规的介电凝胶中加入微相分离并对其程度进行调控。这种做法是经过深思熟虑的。它不仅增强了压缩强度和阻尼效果,还保持了低力学迟滞。它并非片面追求某一性能的提升而忽视其他。从数据来看,调整丙烯酰胺的质量分数可以明显看出这一点。提高丙烯酰胺的质量分数,压缩强度会上升,但力学迟滞增加,介电常数则下降。最终,我们发现使用较低质量分数(6wt%)的丙烯酰胺,可以实现性能的完美平衡。
这种设计方法导致聚合物链条间的缠绕和摩擦都发生了改变,进而增强了能量的消耗效率,这最终表现为优异的减震效果。这种多种因素之间的相互作用和平衡,正是材料设计中的科学所在。
基于凝胶的传感器性能
这种凝胶成功研发出的柔性压力传感器表现非凡。其检测灵敏度低至1kPa以下,又能检测到超过1MPa的应力,几乎囊括了多种实际应用场景的压力检测需求。而且,它在不同温度下均能保持出色的响应能力,显示出极强的环境适应性。
与常规压力传感器相比,它在各种振动表面上的信噪比更高。这种特性对于需要精确信号的场合极为重要。比如,在高端医疗设备中,传感部分的精准信号能更有效地协助医生进行病情诊断。
最后有个疑问想和大家探讨,这种新型传感器何时能广泛用于商业?期待大家的点赞、转发,也欢迎在评论区交流讨论。