基于拉胀网状超材料的高灵敏度电阻式可延展柔性应变传感器件研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:61901085
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:26.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:F0123.敏感电子学与传感器
- 结题年份:2022
- 批准年份:2019
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2020-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:--
- 关键词:
项目摘要
With the advantages such as clear sensing principle, excellent feasibility and low-cost, the resistive-type stretchable strain sensor has become a promising candidate for the strain sensing of wearable electronic skin. However, the conflict between the positive Poisson’s ratio of the device substrate and the response of device resistance to the external strain becomes a key issue to limit the further improvement of the sensitivity and the application of the sensor. In this research, the auxetic mechanical metamaterial with high negative Poisson’s ratio will be designed and embedded in the substrate to constrain the deformation of substrate. With the constraint on substrate deformation with auxetic mechanical metamaterial, the dispersion of the conductive materials in the device can be with the same trends along the stretching direction and its vertical direction and the performance of the device can be expected to be improved. We will study the design principle of auxetic mechanical metamaterials with high negative Poisson’s ratio and reveal the principle of strain transfer in the device with the external strain and embedded auxetic mechanical metamaterials. By clarifying the mechanism of controlling the electric properties of the resistive-type stretchable strain sensor with auxetic mechanical metamaterials, a novel method to improve the performance of the resistive-type stretchable strain sensor is expected to be demonstrated.
电阻式可延展柔性应变传感器件由于具有传感原理清晰、可行性高、成本低廉等特点,在可穿戴电子皮肤系统的应变信号感知领域表现出良好的应用前景。其中灵敏度难以大幅提高是制约电阻式可延展柔性应变传感器件应用的关键问题之一。造成这一问题的一个主要原因是器件柔性基底的正泊松比特性和器件电阻与应变耦合度之间的矛盾。本项目拟设计具有高负泊松比的拉胀网状超材料并将其嵌入器件柔性基底,利用超材料对基底变形的约束,使器件导电材料分散度在受力方向及其垂直方向具有相同的变化趋势,提高电阻与外加应变的耦合度,从而提高电阻式可延展柔性应变传感器件的灵敏度。项目将系统研究高负泊松比拉胀网状超材料的设计准则,揭示在拉胀网状超材料约束下外加应变在器件中的传递规律,阐明拉胀网状超材料对电阻式可延展柔性应变传感器件电学性能的调控机制,从而为电阻式可延展柔性应变传感器件性能的提高提供一种新的思路。
结项摘要
电阻式可延展柔性应变传感器件在可穿戴电子皮肤系统的应变信号感知领域具有广泛的应用前景,提高器件灵敏度对器件的应用具有重要意义。本项目通过设计内凹型和手性拉胀网状超材料并将其集成于柔性应变传感器件,利用超材料对基底变形的约束能力提高电阻与外加应变的耦合度,实现了对电阻式可延展柔性应变传感器件灵敏度的有效调控。通过本项目的研究. 发展了拉胀网状超材料与电阻式柔性应变传感器件的堆叠集成方法,获得了基于内凹型拉胀超材料的微流道柔性应变传感器和基于手性拉胀超材料的碳纳米管分散薄膜柔性应变传感器等代表性器件。利用超材料的调控作用,实现了柔性应变传感器敏感方向的配置以及灵敏度的调控,演示了器件在人体体征识别、形变定位方面的应用。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Reconfigurable, Stretchable Strain Sensor with the Localized Controlling of Substrate Modulus by Two-Phase Liquid Metal Cells.
可重构、可拉伸应变传感器,通过两相液态金属单元对基底模量进行局部控制
- DOI:10.3390/nano12050882
- 发表时间:2022-03-07
- 期刊:Nanomaterials (Basel, Switzerland)
- 影响因子:--
- 作者:Mao L;Pan T;Guo J;Ke Y;Zhu J;Cheng H;Lin Y
- 通讯作者:Lin Y
Mechanical Terahertz Modulation by Skin-Like Ultrathin Stretchable Metasurface
通过类肤超薄可拉伸超表面进行机械太赫兹调制。
- DOI:10.1002/smll.202002484
- 发表时间:2020-07-21
- 期刊:SMALL
- 影响因子:13.3
- 作者:Fan, Xuanqing;Li, Yuhang;Pan, Taisong
- 通讯作者:Pan, Taisong
Analogue of Electromagnetically Induced Transparency Based on Bright-Bright Mode Coupling Between Spoof Electric Localized Surface Plasmon and Electric Dipole
基于欺骗电局域表面等离子体与电偶极子亮-亮模式耦合的电磁感应透明模拟
- DOI:10.1109/tmtt.2020.3044615
- 发表时间:2021-03-01
- 期刊:IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES
- 影响因子:4.3
- 作者:Chen, Sihong;Pan, Taisong;Lin, Yuan
- 通讯作者:Lin, Yuan
Origami-inspired frequency selective surface with large bandwidth modulation range based on electromagnetically induced transparency effect
基于电磁感应透明效应的具有大带宽调制范围的折纸启发频率选择表面
- DOI:10.1007/s11432-021-3452-5
- 发表时间:2022-09
- 期刊:Science China Information Sciences
- 影响因子:--
- 作者:Sihong Chen;Taisong Pan;Wei Wang;Yu Gu;Guang Yao;Min Gao;Zhumei Chen;Yuan Lin
- 通讯作者:Yuan Lin
Configurable direction sensitivity of skin-mounted microfluidic strain sensor with auxetic metamaterial
具有拉胀超材料的皮肤安装微流体应变传感器的可配置方向灵敏度
- DOI:10.1039/d2lc00141a
- 发表时间:2022
- 期刊:Lab on a Chip
- 影响因子:6.1
- 作者:Linna Mao;Taisong Pan;Yizhen Ke;Zhuocheng Yan;Sirong Huang;Dengji Guo;Neng Gao;Wen Huang;Guang Yao;Min Gao;Yuan Lin
- 通讯作者:Yuan Lin
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