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- 新的纖維素基材料將三個傳感器合二為一
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2019/1/1
浸泡在精心設(shè)計的聚合物混合物中的纖維素可作為測量壓力，溫度和濕度的傳感器 - 同時。測量完全相互獨(dú)立。傳感器在機(jī)器人，醫(yī)療保健和安全等領(lǐng)域可能非常重要。
在許多應(yīng)用中，測量壓力，溫度和濕度的能力非常重要，例如監(jiān)測家中的病人，機(jī)器人，電子皮膚，功能性紡織品，監(jiān)視和安全等等。迄今為止的研究已經(jīng)將不同的傳感器集成到同一電路中，這帶來了一些技術(shù)挑戰(zhàn)，尤其是與用戶的接口有關(guān)。
林雪平大學(xué)有機(jī)電子實驗室的科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)在Xavier Crispin教授的領(lǐng)導(dǎo)下成功地將所有三種測量結(jié)果合并為一個傳感器。
這已經(jīng)通過開發(fā)導(dǎo)電離子和電子的聚合物的彈性氣凝膠以及隨后利用熱電效應(yīng)而成為可能。熱電材料是電子從材料的冷側(cè)向熱側(cè)移動的材料，并且以這種方式產(chǎn)生電壓差。
當(dāng)纖維素的納米纖維與導(dǎo)電聚合物PEDOT：PSS在水中混合并且混合物在真空下冷凍干燥時，所得材料具有與洗滌海綿，氣凝膠相同的結(jié)構(gòu)。添加稱為聚硅烷的物質(zhì)會使海綿變得有彈性。在材料上施加電勢會產(chǎn)生線性電流增加，這是任何電阻器的典型值。但是當(dāng)材料受到壓力時，其電阻會下降，電子更容易流過它。
由于材料是熱電的，因此也可以測量溫度變化：溫側(cè)和冷側(cè)之間的溫差越大，產(chǎn)生的電壓越高。濕度會影響離子從暖側(cè)移動到冷側(cè)的速度。如果濕度為零，則不輸送離子。
“新的是我們可以通過跟蹤電信號與時間來區(qū)分電子的熱電響應(yīng)（給出溫度梯度）和離子的熱電響應(yīng)（給出濕度水平）。這是因為兩個響應(yīng)發(fā)生在不同的速度，“有機(jī)電子實驗室教授，高級科學(xué)出版文章的主要作者Xavier Crispin說。
“這意味著我們可以用一種材料測量三個參數(shù)，而不需要測量不同的測量結(jié)果，”他說。
Shaobo Han，博士生和有機(jī)電子實驗室的高級講師Simone Fabiano也發(fā)現(xiàn)了一種將三個信號相互分開的方法，這樣每個信號都可以單獨(dú)讀取。
“我們獨(dú)特的傳感器也為物聯(lián)網(wǎng)做好準(zhǔn)備，降低了復(fù)雜性，降低了生產(chǎn)成本。這是安全行業(yè)的一個優(yōu)勢。另一個可能的應(yīng)用是將傳感器放入帶有敏感貨物的包裝中，”Simone說。
該研究的金融家包括Knut和Alice Wallenberg基金會（太陽尾部項目），Wallenberg木材科學(xué)中心，Vinnova數(shù)字纖維素中心，以及政府對林肯平大學(xué)AFM高級功能材料的戰(zhàn)略投資。
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