石墨烯气凝胶全柔性触觉传感器的设计、组装及性能  被引量:1

Design,assembly,and property of a graphene aerogel-based fully flexible tactile sensor

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作  者:王保民[1] 李义云 陈天弟 汪秉吉 刘雨富 马立民[2] 杨生荣[2,3] 高欣 王金清[2,3] WANG BaoMin;LI YiYun;CHEN TianDi;WANG Bingji;LIU YuFu;MA LiMing;YANG ShengRong;GAO Xin;WANG JingQing(School of Mechanical and Electrical Engineering,Lanzhou University of Technology,Lanzhou 730050,China;State Key Laboratory of Solid Lubrication,Lanzhou Institute of Chemical Physics,Chinese Academy of Sciences,Lanzhou 730000,China;Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering,University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;Science and Technology on Vacuum Technology and Physics Laboratory,Lanzhou Institute of Physics,CAST,Lanzhou 730000,China)

机构地区:[1]兰州理工大学机电工程学院,兰州730050 [2]中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,兰州730000 [3]中国科学院大学材料科学与光电技术学院,北京100049 [4]兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室,兰州730000

出  处:《中国科学:技术科学》2023年第4期499-508,共10页Scientia Sinica(Technologica)

基  金:国防科工局基础研究计划项目(编号:JCKY2019130C105);国家自然科学基金面上项目(批准号:51975562)资助。

摘  要:针对柔性触觉传感器存在的设计难度大、抗干扰性差、不易封装以及线路布置困难等问题,基于Storakers材料模型的应变能密度函数发展了一种基于石墨烯气凝胶(graphene aerogel,GA)的具有“气泡膜”结构的全柔性触觉传感器的设计方法.通过模拟分析发现,相对于“三明治”结构,“气泡膜”结构的GA柔性触觉传感器具有更好的抗干扰性.在此基础上,设计并组装了“气泡膜”结构的GA全柔性触觉传感器,通过实验证实该GA全柔性触觉传感器具有优异的传感特性、力学特性和抗干扰特性.同时,设计开发了压阻式传感阵列的信号采集系统,并成功实现了其对力的大小、物体位置和形状等信息的实时采集和传感监测.To address the concern of flexible tactile sensors,including hard design,packaging,circuit layout,and poor anti-interference,a feasible design method of graphene aerogel(GA)-based fully flexible tactile sensor is proposed based on the strain energy density function of Storakers material model.This method demonstrates that the GA-based flexible tactile sensor with a“bubble film”structure exhibits superior anti-interference performance compared to the“sandwich”structure.Thus,the GA sensor with a“bubble film”structure is fabricated,and its excellent sensing characteristics and mechanical and anti-interference properties are subsequently demonstrated using various measurements.Thus,the signal acquisition system of the piezoresistive sensor array is further designed and developed,along with the successful real-time monitoring of force,object position,and shape.

关 键 词:石墨烯气凝胶 全柔性触觉传感器 气泡膜结构 数值模拟 传感应用 

分 类 号:TP212[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置] TQ427.26[自动化与计算机技术—控制科学与工程]

 

参考文献:

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耦合文献:

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引证文献:

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同被引文献:

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相关期刊文献:

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