寧波材料所：在蜘蛛網(wǎng)啟發(fā)的高性能壓阻式氣流傳感器中取得進(jìn)展

在該工作中，作者采用界面自組裝和原位復(fù)合策略，構(gòu)筑了基于石墨烯/碳球雜化感應(yīng)層的彈性非對(duì)稱薄膜，并將其設(shè)計(jì)成自支撐構(gòu)型，以實(shí)現(xiàn)高性能氣流傳感器的構(gòu)建。其中，自支撐結(jié)構(gòu)賦予該薄膜靈敏捕捉氣流擾動(dòng)的能力，并以不同程度的形變響應(yīng)氣流刺激。值得注意的是，該自支撐薄膜在不同強(qiáng)度的氣流作用下表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)的感應(yīng)機(jī)制。

當(dāng)小氣流作用時(shí)，縱向壓縮增加了雜化體系中石墨烯片層間的電接觸并表現(xiàn)出正電流變化。隨著氣流增加，橫向拉伸效應(yīng)逐漸增強(qiáng)，材料內(nèi)部導(dǎo)電通路被破壞，表現(xiàn)出負(fù)電流響應(yīng)行為。正是由于材料內(nèi)部存在動(dòng)態(tài)應(yīng)變競爭機(jī)理，該傳感器能感知低至0.0087 m s-1的極其微弱氣流，同時(shí)能檢測(cè)高達(dá)23 m s-1的大氣流刺激。

不僅如此，自支撐結(jié)構(gòu)使其能夠以低至0.1 s的時(shí)間快速響應(yīng)氣流刺激，并能監(jiān)測(cè)高達(dá)1150次的循環(huán)氣流刺激，表現(xiàn)出優(yōu)異的性能穩(wěn)定性。基于該傳感器出色的氣流響應(yīng)能力，開發(fā)了的智能蜘蛛網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣流刺激方向、位置和強(qiáng)弱的實(shí)時(shí)檢測(cè)和預(yù)警，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)非接觸式控制虛擬蜘蛛的運(yùn)動(dòng)行為，為開發(fā)用于智能仿生系統(tǒng)和高效人機(jī)交互的高性能氣流傳感系統(tǒng)開辟了一條新途徑。

來源：傳感器專家網(wǎng)