一种基于液体功率超声的常温常压柔性应变传感器绿色制造工艺

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:48
文章英文标题
A liquid power-ultrasound based green fabrication process for flexible strain sensors at room temperature and normal pressure
正文
柔性应变传感器具有较大的可伸展性、高灵敏度和良好的稳定性,因其在电子皮肤和健康监测系统中的潜在应用而备受人们的青睐。本工作报道了一种基于液体功率超声的柔性应变传感器制作工艺。该方法利用功率超声19.9 kHz的声空化和声流作用于多壁碳纳米管( MWCNT )水溶液,在200 μ m厚的聚二甲基硅氧烷( PDMS )基底上沉积MWCNT纳米材料。制备的应变传感器具有较宽的传感范围(≥420 %应变)、较高的灵敏度(规范因子,GF = 8.4 ~ 68.3 )和优良的稳定性( 50 %应变下\u003e 10000次循环)。该制备工艺在室温( 25 ℃ )和常压( 1 atm )下进行,不会造成纳米溶液的雾化。同时,它使用了最少数量的有机溶剂( N,N-二甲基甲酰胺,DMF )作为分散剂,制备过程中残留的MWCNTs可以循环使用。除了这些绿色特性外,制备过程对溶液中的纳米材料并不具有选择性。因此,该技术可应用于柔性应变传感器、电子蒙皮等柔性纳米器件的环境友好制造。
文章内容(英文)
Flexible strain sensors with large stretchability, high sensitivity and good stability are highly desirable because of their potential applications in electronic skins and health monitoring systems. In this work, a liquid power-ultrasound based fabrication process for flexible strain sensors is reported. This method uses the acoustic cavitation and acoustic streaming in multi-walled carbon nanotube (MWCNT) water solution sonicated by power ultrasound of 19.9 kHz, to deposit MWCNT nanomaterials onto a 200 μm-thick polydimethylsiloxane (PDMS) substrate. The prepared strain sensor has a wide sensing range (≥420 % strain), high sensitivity (gauge factor, GF=8.4~68.3) and excellent stability (\u003e10000 cycles at 50 % strain). The fabrication process is implemented at room temperature (25℃) and normal pressure (1 atm), and does not cause the atomization of nano solution. Also, it uses a minimum quantity of organic solvent ( N , N -Dimethylformamide, DMF) as the disperser, and the remained MWCNTs in the fabrication process can be recycled. Apart from these green features, the fabrication process is not selective to the nano materials in the solution. Therefore, the proposed technique can be used in the fabrication of flexible strain sensors, electronic skin, and other flexible nano devices in an environment friendly way.
来源出处
Journal|[J]Sensors and Actuators A: PhysicalVolume 329, 2021.
DOI
https://doi.org/10.1016/J.SNA.2021.112822

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