聚合物基复合材料工程为PDMS基电容传感器实现高性能、宽范围的压力传感

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:59
文章英文标题
Polymer matrix composite engineering for PDMS based capacitive sensors to achieve high-performance and broad-range pressure sensing
正文
物联网( Internet of Things,IoT )被越来越多地应用于各个技术领域,需要低成本的传感器,而这些传感器的感知需求并不是那么严格,以大规模降低成本。 本文报道了一种低成本ZnO纳米颗粒的制备方法,该方法采用聚二甲基硅氧烷( PDMS ) /多孔PDMS叠层电容压力传感器,可用于低应力和高应力的监测。所提出的器件结构已识别出高性能的电学和力学性能。为了与传统的几何结构进行比较研究,还制作了多孔PDMS传感器并进行了表征。所提出的传感器即使在外加载荷250   mm Hg以上也表现出不饱和度行为。它还显示了最高的失效应力为2.34kgf / mm2,可作为高应力条件下其他聚合物层的即兴替代品。在12 mmHg压力下,传感器的灵敏度为0.38 pF / cm2mmHg。传感器的性能,连接到一个涉及微控制器和其他电气元件的嵌入式安装原型,也通过将物体按递增顺序放置来演示。这些值使得所提出的传感器具有很高的潜力,能够满足物联网产业的重要需求标准之一。
文章内容(英文)
Internet of Things (IoT) is increasingly set to be used and implemented in every sphere of technology where low-cost sensors, whose sensing needs are not so rigorous, are required for massive cost reduction.  This article reports the fabrication of low-cost ZnO Nanoparticles incorporated Polydimethylsiloxane (PDMS)/Porous PDMS stack capacitive pressure sensor, which can be used for low, as well as high-stress monitoring applications. High-performance electrical and mechanical properties have been discerned with the proposed device structure. For a comparative study with conventional geometry, a porous PDMS sensor is also fabricated and characterized. The proposed sensor exhibits non-saturation behaviour even beyond 250 mmHg of the applied load. It also demonstrated the highest failure stress at 2.34 kgf/mm 2 , which could serve as an improvised replacement for other polymer layers under high-stress conditions. The sensitivity of the sensor is found to be 0.38 pF/cm 2 mmHg at 12 mmHg applied pressure. The performance of the sensor, connecting to an embedded setup prototype involving microcontroller and other electrical components, was also demonstrated by placing objects in incremental order. These values give the proposed sensor high potential as fulfilling one of the vital requirement criteria in the IoT industry.
来源出处
Journal|[J]Applied Surface Science AdvancesVolume 3, 2021.
DOI
https://doi.org/10.1016/J.APSADV.2021.100062

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