基于磁控取向银纳米线的柔性应变传感器制备及结构-传感性能关系研究

基本信息
批准号:51903241
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:李娜
学科分类:
依托单位:中国科学院理化技术研究所
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
柔性应变传感器复合材料磁控取向银纳米线结构性能关系
结项摘要

In recent years, the demand for flexible strain sensors is growing rapidly due to the science and technology progress. Depending on various application demands, the fabrication of corresponding optimized sensitivity and measurement range of strain sensors is of great importance and meanwhile it is also a big challenge in this field. Thus, it is scientifically meaningful and valuable to achieve the designable characteristic of flexible strain sensors. In this proposal, ordered microstructure will be obtained through accurately aligning and controlling of the 1D nano-fillers in the flexible matrix with an external magnetic field to achieve the quantitatively adjustment of the performance of the strain sensor, which is a novel and feasible approach. In detail, the magnetic field-controlled method will be utilized for creating the alignment of magnetic nanoparticles-coated silver nanowires (Ag-NWs) in PDMS matrix. The Ag-NW network structures with different alignment degrees can be obtained by controlling the external magnetic fields and the relative weight percentages of magnetic nanoparticles. By utilizing the probability distribution function and orientation tensor, we will obtain a series of preferential alignment degree (PAD) values for the Ag-NW network structures. Afterwards, the strain sensing properties will be measured, and the relationship between the structure parameters (such as PAD values, initial resistance, and areal density) and sensing performance including gauge factor, measuring range, response time and stability will be studied. Through this proposed research work, a referable theoretical model will be established for the design and manufacturing of high performance flexible strain sensors.

近年来,柔性应变传感器由于科技进步而发展迅速。根据不同应用需求,制造具有相应优化灵敏度和检测范围的传感器成为该领域的研究重点和挑战。因此,实现传感器性能的可设计性具有重要的科学意义和应用价值。本项目拟利用外加磁场对柔性基体中一维纳米填料进行精确取向和控制从而获得有序微结构网络,以达到定量调控传感器性能的目的,是一种新颖、有效的技术方法。具体地,在硅胶基体中利用外加磁场定向排列负载纳米磁性粒子的银纳米线,通过调控磁场强度和负载比例,得到具有不同取向度的银纳米线网络结构;利用概率分布函数和二阶取向张量,定量计算获得银纳米线网络的相对取向度PAD值;测试分析取向度与应变传感性能之间的关系和影响机理,得到几何结构参数(PAD值)、物理参数(初始电阻)、边界条件(面密度)与灵敏度、测量范围、响应时间及稳定性等各个变量之间的关系,拟合出可参考的理论模型,为开发高效且可设计的柔性应变传感器提供设计依据。

项目摘要

近年来,随着科技进步,柔性应变传感器发展迅速。依据应用需求的不同,制造得到具有相应优化灵敏度和检测范围的传感器成为该领域的开发重点和挑战。因此,对传感器性能进行针对性设计具有重要的科学意义和应用价值。本项目通过调控磁场强度和磁性粒子的负载比例,获得了具有有序微结构的银纳米线导电网络。随后选取PDMS作为基体,得到了具有不同银纳米线取向程度的柔性应变传感器。利用Fiji软件分析和二阶取向张量计算相结合的方法,定量表征了银纳米线网络的相对取向度PAD值。重点研究了银纳米线基柔性应变传感器的循环稳定性以及其在取向后对应不同取向度PAD时的应变传感性能。测试分析了取向度与应变传感性能之间的关系和影响机理,得到了几何结构参数(PAD值)、物理参数(初始电阻)、边界条件(面密度、包覆比例、磁场强度)与灵敏度、测量范围及稳定性等各个变量之间的关系,并分析了结构-性能的关系规律。研究成果可为高效且可设计的柔性应变传感器的开发做好技术准备,具有重要的研究参考价值。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
3

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
4

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
5

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

DOI:10.16383/j.aas.2016.c150880
发表时间:2016

李娜的其他基金

批准号:31300047
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21307131
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31201059
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1931139
批准年份:2019
资助金额:50.00
项目类别:联合基金项目
批准号:11147196
批准年份:2011
资助金额:5.00
项目类别:专项基金项目
批准号:21501056
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21403042
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21475004
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:41101556
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21676210
批准年份:2016
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81100794
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21102171
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51775402
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:20406014
批准年份:2004
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71702019
批准年份:2017
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11626083
批准年份:2016
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:21705030
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61701093
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81602275
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21403008
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41505040
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81101405
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51305322
批准年份:2013
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20975004
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:31401168
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31501302
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51508224
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21105059
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51208263
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41201222
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21306121
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81170895
批准年份:2011
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:59005477
批准年份:1990
资助金额:4.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41604129
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81802980
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71471114
批准年份:2014
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:21907001
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21874086
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:31871219
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:81500322
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31000616
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81370228
批准年份:2013
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:11626142
批准年份:2016
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:81301023
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81500640
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81572599
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81701451
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21773044
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:31900876
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21804080
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31601779
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81704001
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81773124
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:81100616
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61601051
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21765022
批准年份:2017
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31900355
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51604002
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11801317
批准年份:2018
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1633125
批准年份:2016
资助金额:32.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51109191
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81400924
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1832144
批准年份:2018
资助金额:56.00
项目类别:联合基金项目
批准号:61008047
批准年份:2010
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81402164
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81660400
批准年份:2016
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61902389
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31302078
批准年份:2013
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51106127
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81101078
批准年份:2011
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81702793
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81500270
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20475004
批准年份:2004
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:21868021
批准年份:2018
资助金额:41.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31000901
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21905142
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81501721
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21375081
批准年份:2013
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:81372308
批准年份:2013
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:71002037
批准年份:2010
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51176154
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21906145
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81402669
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71203141
批准年份:2012
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51602062
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71201160
批准年份:2012
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51602044
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31900082
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41606222
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51708295
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71871138
批准年份:2018
资助金额:49.00
项目类别:面上项目
批准号:21275011
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31800502
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21573173
批准年份:2015
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:41502139
批准年份:2015
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71804025
批准年份:2018
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30700651
批准年份:2007
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81900198
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31300242
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81803277
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51305125
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41701030
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71673262
批准年份:2016
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:51502057
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

基于有序氧化物纳米线的柔性气敏传感器制备与性能研究

批准号:61106073
批准年份:2011
负责人:岳双林
学科分类:F0404
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
2

铁纳米线柔性透明电磁屏蔽薄膜的磁控构筑方法及性能研究

批准号:61901073
批准年份:2019
负责人:杨平安
学科分类:F0122
资助金额:24.50
项目类别:青年科学基金项目
3

基于金-银双金属纳米棒的光电联用柔性传感器件研究

批准号:21501026
批准年份:2015
负责人:朱存
学科分类:B0502
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

金属微纳结构的物理、制备与传感器件研究

批准号:60736037
批准年份:2007
负责人:明海
学科分类:F0502
资助金额:190.00
项目类别:重点项目