裂纹长度对纳米裂纹应变传感器性能影响研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:w8555899
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,研究人员发现纳米裂纹可以广泛用于制作应变传感器,纳米裂纹应变传感器通常由带有纳米裂纹的导电层和柔性可拉伸的聚合物层组成。纳米裂纹应变传感器的性能参数包括灵敏度、量程、响应时间和迟滞等。纳米裂纹图案,如裂纹长度对纳米裂纹应变传感器的性能起关键作用,因此完成关于裂纹长度对纳米裂纹应变传感器性能影响的探究是十分必要的。为此,本文利用一种能够控制柔性基底表面金属薄膜生成纳米裂纹的方法制作出不同长度的纳米裂纹。首先,在聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)基底表面先后溅射一层铬薄膜和金薄膜。然后,在金薄膜表面旋涂一层光刻胶,再对光刻胶进行图形化,图形化后金薄膜会有部分区域无光刻胶保护。最后,将样片沿一定曲率半径的钢管进行弯曲,在金属薄膜上制作出裂纹长度为50μm、500μm和5000μm的纳米裂纹。在制作纳米裂纹过程中需要确定弯曲曲率半径和金薄膜长度,根据实验结果确定弯曲曲率半径6 mm,金薄膜长度1 mm。将利用上述方法制作的纳米裂纹样片通过连线工艺制成纳米裂纹应变传感器,并对其性能测试。裂纹长度为50μm的纳米裂纹应变传感器由于量程太小,后续性能测试过程难以采集其电阻信号。因此,最后对裂纹长度为500μm和5000μm的纳米裂纹应变传感器进行性能测试。结果表明裂纹长度为500μm、5000μm的纳米裂纹应变传感器的量程分别为0-0.04%、0-0.33%,满量程时的应变灵敏系数分别为2100、3933,但是在应变为0.04%时,前者的应变灵敏系数大于后者。基于重叠模型和隧穿模型解释了裂纹长度与纳米裂纹应变传感器灵敏度之间的关系。结果表明裂纹长度为500μm的纳米裂纹应变传感器在应变范围为0-0.01%时相对电阻变化(△R/R0)符合重叠模型;在应变范围为0.02%-0.04%时,△R/R0符合隧穿模型;在应变范围为0.01%-0.02%时,△R/R0由重叠模型和隧穿模型共同决定。裂纹长度为5000μm的纳米裂纹应变传感器在应变范围为0-0.1%时△R/R0符合重叠模型;在应变范围为0.16%-0.33%时,△R/R0符合隧穿模型;在应变范围为0.1%-0.16%时,△R/R0由重叠模型和隧穿模型共同决定。在应变为0.04%时,裂纹长度为500μm传感器的(35)R/R0与应变成正比,裂纹长度为5000μm传感器的(35)R/R0与应变成指数关系。因此,根据应变灵敏系数计算公式可得前者的应变灵敏系数要大于后者。
其他文献
语音质量评估技术是语音处理领域重要研究内容之一,它在移动通信、互联网、消费电子、数字娱乐、公共安全等领域具有广泛应用。主观语音质量评估方法通常需要较多的人力与物力资源,且耗时较多,因此客观语音质量评估方法越来越受到人们的青睐。有参考语音的客观质量评估方法需要纯净的原始语音,这在实际中有时难以获得。于是无参考语音的客观质量评估方法逐渐得到重视,特别是近年来基于深度学习的无参考语音质量评估研究已取得重
光纤声传感器以其体积小、抗电磁干扰、频率响应范围宽、适应恶劣环境等特点,在很多领域发挥着重要作用。膜片式非本征Fabry-Perot干涉(EFPI)声传感器以高灵敏度和探针型传感器结构而引起了广泛的研究兴趣。基于正交点(Quadrature point,即Q点)的强度检测方法是EFPI声传感器应用最为广泛的解调技术之一,但强度解调检测方式具有有限的检测动态范围,当检测强声信号时会发生信号失真。此外
基于我国IPO核准制制度背景,本文检验IPO对企业商业信用供给的影响。结果发现:第一,相比IPO前,企业IPO后商业信用供给显著增加;第二,作用机制检验发现,缓解融资约束、增强从供应商处获取商业信用的能力是IPO促进企业商业信用供给增加的两个路径;第三,异质性检验发现,IPO对企业商业信用供给的促进作用主要发生在非国有企业、规模较小的企业及产品市场竞争激烈的行业;第四,进一步检验发现,IPO前商业
显著性检测也被称为显著目标检测,其目的是通过智能计算和理解,将图片或视频中人眼感兴趣的部分分割出来并标记为高亮。由于本任务的结果在一定程度上模拟了人类的注意力机制,可以作为先验信息在许多其他的计算机视觉任务中应用,因而本任务受到了越来越多学者的关注。近年来,得益于深度学习技术的应用,显著性检测任务得到了快速发展。以RGB图像输入的全监督显著性检测任务为基础方向,在各种不同数据场景下的显著性检测细化
一些金属离子(例如铁离子等)对人体健康具有重要影响,少量摄入时对人体有益,若过量则会威胁人体健康,因此,研制简单快速的金属离子检测方式在环境监测和食品安全等领域具有重要意义。传统的金属离子检测方法如原子吸收光谱法等操作复杂,成本高昂,不利于现场实时监测。因此,便携式高灵敏度金属离子检测技术对于人体安全检测的需求至关重要。局域表面等离激元共振(Localized Surface Plasmon Re
深度学习是当前计算机科学的热门研究方向之一,在各种交叉学科领域中有许多重要运用和研究成果。当前,深度学习已经在图像识别及处理方面已经有了接近甚至某些时候超过人脑的学习能力。无论是日常生活中的手机人脸识别、汽车自动驾驶,还是非日常的极小尺度(如细胞图像切割)到极大尺度(卫星遥感)等,深度学习都能够在这些领域中大有作为。深度学习在图像处理方面十分强力,不仅适用于处理真实图像,使还适用于对任何以图像形式
二维纳米材料具有原子薄层的平面结构、可调的带隙范围以及高比表面积等优点,其在电子器件、表面增强拉曼、催化等领域有巨大应用潜力。将二维材料与金属纳米颗粒或纳米线复合能够增强其在功能器件方面的性能。银纳米颗粒(Ag NPs)具有优异的导电性能,且由于纳米尺寸效应,使其具有良好的透光性和弯曲柔韧性。将二维材料与Ag NPs复合常采用两步法,即先用多元醇法制备Ag NPs,再用液相剥离法制备二维材料,随后
在交通、市政、水工、矿山、军事等诸多领域存在着大量的隧道工程。隧道工程的建设必然伴随着土体的开挖,由于土体对于外界的扰动较为敏感,开挖过程中所引起的地表沉降、围岩变形若是过大,必然会引起地表塌陷、洞室坍塌,从而造成人员生命及财产的损失。通常来说,隧道的施工工法及支护参数主要根据其所处地层的围岩力学参数来确定,但众所周知,围岩作为一种非均匀、非线性、非连续的材料,如何准确高效的获取围岩力学参数成为工
随着人类的“蓝色信念”日益深刻,对海洋认知的脚步加快,推动了水下运载监测装备的快速发展,作为人类重要的水下作业助手,水下机器人也在不断更新其功能和应用领域,其中小型自主水下机器人(AUV)将在未来海洋观测网络中成为重要观测节点,在未来水下机器人普及中成为主要市场需求。然而目前具备多种信息采集功能的电子系统尚没有标准化的产品,且低成本信息系统对AUV具有普及性,因此本文以小型AUV信息系统为研究对象
Lamb波是在薄板中主要传播的一种波,因而研究Lamb波在板结构诊断损伤和健康监测方面机理和技术有着重要的科学意义和工程应用价值。在板结构局部区域激发的Lamb波具有柱面波传播特点,且该波在传播过程中会有一定程度的衰减。因此研究Lamb波传播特点及波形的演变十分必要。本文采用哈密顿体系方法,分析Lamb波波形模态与该体系下本征解的关系,并借助辛共轭正交关系分解和叠加波形函数,得到波形函数表示的La