基于ZnAl-LDH/MWCNT@MXene的柔性压力/温度双功能传感器

锌铝层状双氢氧化物/多壁碳纳米管(ZnAl-LDH/MWCNT)包覆金属碳化物MXene作为复合导电材料制备上下电极,以微结构聚二甲基硅氧烷(PDMS)为介电层,构建了一种柔性双功能传感器。通过器件输出电容信号监测压力,利用单电极的温阻变化监测温度。该柔性电容式传感器的导电层材料为ZnAl-LDH/MWCNT@MXene,搭配微结构为80目的介电层,其性能达到最优。在0～50 kPa时传感器的灵敏度高达1.57%/kPa。温度传感的灵敏度为2.3%/℃,工作温度范围为20～40℃。该器件实现了压力/温度两种物理量的传感,同时可以运用于人体运动和健康状态的实时检测。解决了柔性传感器功能单一的问题,为柔性传感器实现多功能应用提供基础。     

基于MXene的柔性压力传感器制备及其表征

柔性压力传感器在可穿戴电子设备、电子皮肤、人机交互等领域具有广泛的应用。我们以MXene修饰的聚氨酯海绵作为导电材料、微结构化设计的PET薄膜作为基底,设计并制备了一种基于MXene的柔性压阻式压力传感器。该传感器具有制造工艺简单、成本较低等优点。对传感器的压力传感性能和稳定性功能进行了表征,结果表明,该传感器灵敏度高(0.345kPa-1,0-6kPa;2.270kPa-1,6-11kPa);动态响应时间快(380ms);在连续的加载-卸载测试循环中保持良好的重复稳定性。我们还对传感器的压力感知功能进行了可视化验证。该传感器有望应用于可穿戴设备、柔性电路、电子皮肤等相关领域。     

用碳纳米管膜测量转动速度

对多壁碳纳米管(MWCNTs)膜在高速转动下的压阻效应进行了研究，并讨论了利用这种效应来测量转动速度和制造这类传感器的可能性。实验所用的多壁碳纳米管是用热灯丝化学气相沉积法(CVD)合成。研究发现：在室温下，多壁碳纳米管膜的电阻随转子转速的增加而增加，在转子转速从1000r／min～3000r／min的变化过程中，多壁碳纳米管膜的电阻近似呈线性变化。并且碳纳米管膜在拉伸和压缩两种情况下电阻变化与转速之间的关系曲线近似对称．     

“镍纳米线／多壁碳纳米管／非晶碳纳米管”一维轴向异质结的结构与伏安特性

将电化学沉积方法和化学气相沉积（CVD）方法结合起来，以多孔阳极氧化铝（AAO）为模板，开发出一种用于制备一维金属／半导体轴向异质结阵列的普适性方法，成功制备多种不同种类的一维金属，半导体轴向异质结的整齐阵列。其中，由单晶Ni纳米线、多壁碳纳米管（MWCNT）和非晶碳纳米管（a-CNT）首尾连接而成Ni／MWCNT／a-CNT一维轴向异质结。     

碳纳米管场效应型DMMP气敏传感器研究

基于单壁碳纳米管(SWCNT)的场效应气体传感器由于具有传感性能好、体积小、室温操作和加偏压自我解吸附等优良性能,有着广泛的应用前景。利用单壁碳纳米管自组装技术在SiO2/Si基底上制备均匀分布的SWCNT薄膜,将其作为沟道制作了具有灵敏开关特性的场效应晶体管(FET),该FET器件的开关比达到105。将此FET器件作为气体传感芯片用于甲基膦酸二甲酯(DMMP)气体分子的检测。结果显示,当通入DMMP气体时,器件的阈值电压向负栅电压方向移动。当DMMP体积分数为5×10-6,栅压为-10 V时,器件的灵敏度达到32%,响应时间为300 s。在15 V的栅压下器件能够很快地实现气体解吸附。     

碳纳米管和石墨烯与聚偏氟乙烯复合的PTC特性

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基材,分别以多壁碳纳米管(MWCNT)和石墨烯微片(GNS)为导电介质,采用流延法制备了厚约120μm的MWCNT/PVDF和GNS/PVDF复合材料厚膜。通过阻抗测试和微观分析,研究了复合材料的电导率和PTC性能随导电介质含量变化的规律。研究结果表明,GNS/PVDF和MWCNT/PVDF复合材料的电导率均随着导电介质含量的增加而增大,相比而言,MWCNT/PVDF复合材料具有更好的亲和性和更高的PTC强度,且PTC强度随着导电介质含量的增加先增大后减小,当MWCNT的质量分数为2.5%时,MWCNT/PVDF复合材料的PTC强度获得最大值4.0。     

镍/碳纳米管复合薄膜的制备及其性能的研究

结合电泳沉积碳纳米管和电镀金属镍的方法,在导电基片上成功制备了镍/碳纳米管复合薄膜.观察了薄膜的形貌和成份,测试了所制备的镍/碳纳米管复合薄膜的表面电阻和场发射特性,并与传统的电泳方法制备的碳纳米管薄膜进行了比较.实验结果表明,镍/碳纳米管复合薄膜表面碳纳米管大范围排布有序、密度可控;与传统电泳方法制备得到的碳纳米管薄膜相比,镍-碳纳米管复合薄膜具有更小的表面电阻和更好的场发射性能.镍层在薄膜中起到了固定碳纳米管、改善碳纳米管与基底以及碳纳米管与碳纳米管之间电接触的作用;由于镍在薄膜中含量较少(小于10%),薄膜整体仍体现出碳纳米管的优异性能.     

单根多壁碳纳米管的电学测试

提出了一种制备多壁碳纳米管的简单方法。以乙醇为碳源，利用催化化学气相沉积工艺制备了碳纳米管。用较为简单的设备在较低的反应温度下，在基底上生长了取向多壁碳纳米管阵列。利用扫描电子显微镜内部的纳米操纵仪对单根碳纳米管进行操纵，并测试了单根多壁碳纳米管的电学特性。     

乙醇化学气相沉积法制备多壁碳纳米管

介绍了采用浮动催化剂法,利用乙醇化学气相沉积法制备多壁碳纳米管.采用二茂铁作为催化剂先体,乙醇作为碳源,利用石英基底收集产物.催化剂先体二茂铁的蒸汽在载气的作用下被带到高温区(800℃),二茂铁在高温区分解形成铁纳米催化剂颗粒,这些催化剂颗粒催化生长出多壁碳纳米管.利用扫描电子显微镜、(高分辨)透射电子显微镜对制备的多壁碳纳米管都进行了表征.实验结果表明,制备的多壁碳纳米管均匀性好,石墨化程度较高.     

乙醇化学气相沉积法制备多壁碳纳米管

介绍了采用浮动催化剂法,利用乙醇化学气相沉积法制备多壁碳纳米管。采用二茂铁作为催化剂先体,乙醇作为碳源,利用石英基底收集产物。催化剂先体二茂铁的蒸汽在载气的作用下被带到高温区(800℃),二茂铁在高温区分解形成铁纳米催化剂颗粒,这些催化剂颗粒催化生长出多壁碳纳米管。利用扫描电子显微镜、(高分辨)透射电子显微镜对制备的多壁碳纳米管都进行了表征。实验结果表明,制备的多壁碳纳米管均匀性好,石墨化程度较高。     

碳纳米管和金属纳米粒子复合结构的拉曼光谱特性

提出了一种基于碳纳米管和金属纳米粒子的表面增强拉曼基底,并进行了实验研究。采用化学方法制备了单壁和多壁碳纳米管薄膜;利用离子溅射方法在碳纳米管薄膜上形成Au纳米粒子,构成基于碳纳米管和金属纳米粒子复合结构的表面增强拉曼散射基底。对此样品进行了扫描电子显微镜(SEM),反射谱、拉曼谱等表征测试。研究表明,该基底由于碳纳米管极大的比表面积,可吸附更多的金属纳米粒子,增强拉曼散射信号强度。     

基于侧壁压阻式的位移传感器研制及应用

为了提高面内运动位移检测的灵敏度和改善侧壁压阻工艺与其他工艺间的兼容性问题,研究了一种可用于面内运动位移检测的传感器,提出了利用离子注入工艺和深度反应离子刻蚀(DRIE)工艺相结合制作榆测梁侧壁压阻的方法.侧壁压阻式位移传感器的灵敏度比在检测梁表面制作压阻的传统位移传感器高近一倍.同时把位移传感器集成到基于体硅工艺的纳米级定位平台上,实验测试表明.这种位移传感器加工技术可以很容易地与其他工艺相兼容,位移传感器的灵敏度优于0.903mV/μm,线形度优于O.814%,分辨率优于12.3nm.     

基于侧壁压阻式的位移传感器研制及应用

为了提高面内运动位移检测的灵敏度和改善侧壁压阻工艺与其他工艺间的兼容性问题,研究了一种可用于面内运动位移检测的传感器,提出了利用离子注入工艺和深度反应离子刻蚀(DRIE)工艺相结合制作榆测梁侧壁压阻的方法.侧壁压阻式位移传感器的灵敏度比在检测梁表面制作压阻的传统位移传感器高近一倍.同时把位移传感器集成到基于体硅工艺的纳米级定位平台上,实验测试表明.这种位移传感器加工技术可以很容易地与其他工艺相兼容,位移传感器的灵敏度优于0.903mV/μm,线形度优于O.814%,分辨率优于12.3nm.     

SOI基底上制备的用于检测机器人手指接触力的微压阻式力传感器

为了使工业机器人可以稳定、高效地完成夹持任务,设计并制备了三种不同结构的微压阻式力传感器。利用热氧化、硼扩散掺杂、光刻、反应离子刻蚀、物理气相沉积和阳极键合等微电子机械系统(MEMS)加工工艺在绝缘体上硅(SOI)基底上制备出了尺寸均为2 mm×2 mm×0.5 mm的三种微压阻式力传感器。通过封装前后对三种传感器在z方向上的应力灵敏度测试,结果表明第二种传感器的灵敏度较佳,封装前可达0.18 mV/mN,封装后仍可达0.096 mV/mN,仅减少了0.084 mV/mN,仍具有良好的线性关系,输出特性的趋势与预计一致。同时,这三种不同结构的传感器各方向之间的串扰均小于5%,非线性小于满量程的3%。通过封装前后力传感器性能对比,为优化此类传感器设计提供了实验数据,为后续配置在机器人的指尖上实现高效、稳定的操作提供了参考。     

介观压阻型微压力传感器设计

运用共振隧穿双势垒(DBRT)结构中的一种压阻效应原理一介现压阻效应,用GaAsdAIAs/InGaAs DBRT结构薄膜作为敏感元件,设计了一个周边固支平膜片结构的压力传感器.并对介观压阻和普通压阻灵敏度的量级作出了比较,验证了介观压阻效应原理,可以提高压力传感器的灵敏度,为制造基于介观压阻效应的新型超敏感型传感器提供了一定的理论依据.     

3D表面碳纳米管薄膜的生长及其强流脉冲发射的增强

本文采用气相化学沉积(CVD)法在具有镍层的三维硅基底上制备了碳纳米管薄膜(3D-CNTs),硅基底表面的三维微结构采用湿法刻蚀法制作,镍层采用化学镀的方法制备,碳纳米管生长均匀,列阵整齐,并垂直于基底表面。为了研究碳纳米管薄膜的强流脉冲发射特性,在相同的主Marx电压下采用二极结构(相同的二极管电压放电条件下)对碳纳米管薄膜进行重复脉冲发射实验。结果发现,在相同的脉冲电压下,3D-CNTs薄膜冷阴极相对平面基底上制备的碳纳米管薄膜(P-CNTs)冷阴极不仅有较高的强流脉冲发射电流和电流密度,还具有更好的强流脉冲发射稳定性。     

基于MXene的应变纤维传感器制备及其表征

高灵敏度、宽感应范围的柔性力敏传感器是当前柔性传感领域的重要需求。我们通过将MXene覆盖在氨纶包覆纱纤维表面,制备了一种新型的氨纶纤维应变式电阻传感器。该传感器能将拉伸应变转换成传感器内部导电通道的断裂和重组,进而引起电阻变化。对传感器的拉伸性能和应变传感性能进行检测,检测结果显示,提出的传感器较宽的应变范围、较好的稳定性和可重复性、较高的灵敏度。该传感器在0%~40%、40%~50%的应变范围下,传感器的灵敏度分别约为5.82、46.61,且能够稳定地监测手指的弯曲和伸展运动,在未来的可穿戴电子产品中具有潜在的应用价值。     

具有质量和电化学复合敏感效应的新型QCM生物传感器研究

石英晶体微天平(QCM)是一种传统的质量敏感型传感器,具有灵敏度高及响应时间短等优点。为拓展QCM技术在液相生物分子传感领域的应用,该文通过电化学方法在QCM表面沉积生物分子功能化的导电高分子后,成功制备了链霉亲和素敏感的QCM传感器。该传感器不仅具有对链霉亲和素的质量和电化学复合敏感效应,而且具有优异的抗其他蛋白干扰能力,有进一步应用于液相生化传感和疾病检测的潜力。     

乙醇化学气相沉积法制备多壁碳纳米管

介绍了采用浮动催化剂法，利用乙醇化学气相沉积法制备多壁碳纳米管。采用二茂铁作为催化剂先体，乙醇作为碳源，利用石英基底收集产物。催化剂先体二茂铁的蒸汽在载气的作用下被带到高温区（800℃），二茂铁在高温区分解形成铁纳米催化剂颗粒，这些催化剂颗粒催化生长出多壁碳纳米管。利用扫描电子显微镜、（高分辨）透射电子显微镜对制备的多壁碳纳米管都进行了表征。实验结果表明，制备的多壁碳纳米管均匀性好，石墨化程度较高。     

高灵敏度网状石墨烯微弱压力传感器的研究北大核心

为了改善微弱压力传感器的灵敏度，利用微结构来产生压阻效应的方法，制备出一种性能优异的压力传感器。研究了三种不同结构的石墨烯压力传感器，并设计和研究了石墨烯压力传感器的版图结构、工艺制备流程和材料表征。最后，对三种不同结构的石墨烯压力传感器进行了灵敏度测试。实验结果表明，网状结构的石墨烯压力传感器具有较高的灵敏度，在低压强下(0～200 Pa)的灵敏度可达到0.303 kPa-1,最低可检测到24.5 Pa的压强。该网状结构的石墨烯压力传感器是一种可以感知微弱压力变化的高性能压力传感器。