生物启发

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在动物体内发现的流动感受器通常具有柔软细长的结构(如鱼类神经瘤、昆虫毛发、哺乳动物体视纤毛束等)，能够响应周围微小的流动扰动，提高动物对猎物和/或捕食者的警惕性。然而，模拟其生物对应的材料特性(如低弹性模量)和几何结构(如大展弦比结构)的仿生流动传感器的制备仍然是一个挑战。本工作借鉴自然界中发现的机械感应式流动传感原理，发展了一种简便、低成本的制备大展弦比( HAR )悬臂梁式流动传感器的方法。提出的工作流程包括高分辨率3D打印制作主模，复制件成型制作HAR聚二甲基硅氧烷( PDMS )悬臂梁(厚度0.5 ~ 1 mm，宽度3 mm，长宽比20 )，微流控通道( 150 µ m宽×90 µ m深)压印，最后将石墨烯纳米片墨水滴注到微流控通道中，在悬臂梁固定端附近制作压阻式应变片。压阻式流量传感器在风洞内受控气流( 0 ~ 9 m / s )中进行测试，其灵敏度高达5.8 kΩ / ms-1，滞后性低(全尺寸偏转的11 % )，重复性好。传感器输出对气流速度呈现二阶依赖性，与解析和有限元模型预测吻合较好。此外，该传感器还采用振荡偶极子在水箱内进行激励，在15 Hz的激励频率下，能够感知16 - 30 µ m / s的振荡流速。本工作提出的方法可以方便快速地成型柔性HAR结构，这些结构可以作为功能仿生流动传感器和/或物理模型应用于解释生物现象。