正文
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,热导率约为 5000 W
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,可赋予传感器高灵敏度和良好的稳定性。掺杂石墨烯的力学传感器在 0-830 kPa 范围内灵敏度可达 4426.12 kPa
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,且具有出色的机械稳定性和耐久性;有机导电材料如 PVDF、PEDOT:PSS 等具有良好的柔韧性,适用于制备柔性电子器件。PVDF 是半结晶铁电聚合物,具有光滑、灵活、轻便等特点,其电活性多晶型可通过特定处理稳定,使传感器能适应不同的应用场景。PEDOT:PSS 可作为电子通路提高压电性能,且其离子导电性和特定电容使其在离子基储能装置电极方面表现出色。
图3:基于有机导电材料结构
印刷技术:对力学传感器印刷力电耦合感知结构产生影响
印刷技术通过塑造印刷力电耦合感知结构的微观和宏观形态,提升其灵敏度与稳定性,在各类智能领域应用中发挥关键作用。根据是否使用印版,印刷技术分为非平板印刷和平板印刷两大类,每类又包含多种具体印刷技术,这些印刷技术通过影响印刷式力学传感器的结构、性能和应用范围,推动了力学传感器的发展。无版印刷:包括喷墨印刷和挤出印刷。喷墨印刷是基于液滴沉积原理,精确地将墨水材料或保护层材料沉积到基底上形成图案或结构。该技术具有无掩模、非接触式沉积的特点,成本效益高,能实现大量结构的沉积且设计易批量更改;挤出印刷是常见的 3D 印刷方法。通过将液化的功能材料经喷嘴挤出沉积,可用于多种材料(如塑料、金属、陶瓷等)和具有复杂内部结构模型的印刷,具有成本低、速度快、操作方便、效率高等优点。在制备力学传感器时,可通过控制挤出过程实现精确的结构控制,如调整材料的挤出路径、速度和量,来构建具有特定形状和尺寸的力学传感器结构。
图4:采用挤出式印刷技术的力学传感器
有版印刷:涵盖丝网印刷、凹版印刷、微接触印刷和转移印刷等技术。这些技术各有特点,能在不同应用场景下制备出高性能的力学传感器。丝网印刷使用丝网作为印刷模板,将墨水或颜料通过丝网的间隙转移到印刷材料上。该技术成本低、操作简单、易于扩展,在微电子领域应用广泛。在制备力学传感器时,通过优化墨水配方和印刷工艺,可使传感器具备良好的性能;凹版印刷是利用特殊的刮墨装置去除版面非图文区域的墨水,在强压力下将图文网穴中的墨水转移到印刷物体表面。具有高精度、高质量、防伪性好、应用广泛、印刷质量高、印刷量大等特点。在力学传感器制备中,通过控制印刷过程中的参数,可制备出大面积、均匀且性能优异的力学传感器;微接触印刷提供了一种简单、低成本的表面图案化方法,具有高度的通用性和亚微米精度。该技术可实现对力学传感器表面的精确图案化,在制备具有特殊微观结构的力学传感器方面具有优势;转移印刷是一种将纳米/纳米级物体材料从供体基板转移到受体基板的新兴技术,对力学传感器的发展意义重大。该技术涉及一个三层系统(印章/墨水/基板)和两个界面(印章-墨水和墨水-基板),转移的产量取决于在拾取和印刷过程中强状态和弱状态之间的转换能力。通过控制转移过程中的界面相互作用,可实现高效、精确的材料转移。