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微纳系统研究中心发表题为“基于羧基化银包覆碳纳米管的高灵敏度,可拉伸应力传感器,用于笔画和语音识别”的研究论文

日期:2020年06月05日

微纳系统研究中心在《先进电学材料》(Advanced Electronic Materials)发表题为“基于羧基化银包覆碳纳米管的高灵敏度,可拉伸应力传感器,用于笔画和语音识别”(Highly Sensitive, Stretchable Strain Sensor Based on Ag@COOH-Functionalized CNTs for Stroke and Pronunciation Recognition)的研究论文。金属和碳纳米材料的组合是显着提高柔性应力传感器性能的有效方法。研究人员对不同化学基团官能化的碳纳米管(CNT)在改善纳米银包覆的碳纳米管(Ag@CNT)的性能中的作用进行了深入研究。羧基官能化的CNT可以显著提高银碳复合敏感材料的传感性能。

 

1. 制备出的羧基化银包覆碳纳米管表征及传感器性能测试

在该工作中,研究人员首先用与银原子结合的不同化学基团计算官能化的碳纳米管。羧基化银包覆碳纳米管表现出更大的结合能和更小的带隙,从而导致更好的亲水性,稳定性和更强的结合力。然后使用原始CNT,羟基(OH-)官能化的碳纳米管和羧基(COOH-)官能化的碳纳米管合成Ag@CNT。通过用聚二甲基硅氧烷(PDMS)包裹传感材料以形成三明治结构来制造应变传感器。这些传感器的测试与仿真结果一致。羧基化银包覆碳纳米管传感器具有近40%的应变范围,6.83Ω的初始电阻和GF达到172出色的灵敏度。

 

 

2. 柔性应力传感器用于语音及笔画识别

该传感器可以识别出不同的单音节发音,例如英语字母“ A”,“ B”,“ C”和“ D”,和多个音节的发音单词,例如“苹果”和“香蕉”。这显示了传感器的微拉伸检测能力。通过有效识别语音,这种灵活的传感器可以用作高噪声背景下的语音输入设备,也可以用作对声带受损的人的潜在应用。该传感器也被用于笔画识别。在传感器表面书写时,传感器可以识别由不同笔划(例如垂直,水平和倾斜)引起的不同电阻变化。该传感器可以识别表面上书写的不同英文字母,例如A,B,C和D,此功能可以用作灵活的便携式文本输入设备,可以轻松折叠或连接到任何表面。

课题组博士生裴臻为本工作第一作者,桑胜波教授为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金和山西省青年基金的大力支持。