一种基于农林业废弃物的仿生压阻式柔性传感器

    专利2025-04-11  26


    本技术涉及农林业废弃物,尤其是涉及一种基于农林业废弃物的仿生压阻式柔性传感器。


    背景技术:

    1、农林作物繁荣且多样化,主要农林业作物有高粱、玉米、核桃、红枣、沙棘等,每年会产生大量的秸秆、核桃皮等农林业废弃物。目前,对农林业废弃物大多采取露天焚烧、露天掩埋还田的方式进行处理,不仅造成农林作物的资源浪费,无法产生附加价值,同时污染了环境,与加快建设农村生态绿化,建设美丽乡村的目标是背道而驰的。因此,有效利用农林业废弃物,让其变废为宝有着重要的意义。

    2、压阻式柔性传感器在健康监测、电子皮肤、人机交互、可植入式诊断等方面展现出巨大的优势,又因为压阻式柔性传感器敏感层主要由碳元素组成。而农林业废弃物含有丰富的碳元素,因此,利用农林业废弃物生产生物质碳基纳米材料,进而制备压阻式柔性传感器是对农林业废弃物利用的有效方式,将增加农林业产品的附加产值。

    3、采用露天直接焚烧方式,不仅污染空气环境,危害人体健康,同时易引发火灾,威胁群众的生命财产安全。极易造成空气能见度下降,可见范围降低,直接影响民航、铁路、高速公路的正常运营,容易引发交通事故,影响人身安全。

    4、采用露天掩埋还田的方式,适合一些较易分解的农林作物废弃物,然而当面对一些有毒或者较难分解的农林作物废弃物时,极易污染地下水,以及滋生蚊蝇等动物,传播疾病,该方式无法从根本上解决问题,最终对人体造成极大的影响。

    5、采用农林业废弃物制作畜牧业肥料,该方式通过将吕梁山农林业废弃物加工成家禽食用的饲料,不仅可减少资源危机,还能带来可观的经济效益和社会效益。有其合理的一面。然而通过这种方式却逐渐破坏了土壤结构,使土壤板结,不利于生物多样性。部分废弃物可能释放有毒气体,污染环境,危害人体健康。

    6、传统压阻式柔性传感器通常易受到温度和湿度等环境因素的影响,当应用环境复杂时,传统压阻式柔性传感器敏感度下降以及稳定性受损。其次,传统压阻式柔性传感器压力识别范围小,最后,传统压阻式柔性传感器技术要求条件高,结构复杂,只有通过特殊校准技术使信号稳定,才能达到更高的准确性。


    技术实现思路

    1、本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本实用新型的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。

    2、因此,本实用新型目的是提供一种基于农林业废弃物的仿生压阻式柔性传感器,能够解决传统压阻式柔性传感器技术要求条件高,结构复杂,只有通过特殊校准技术使信号稳定,才能达到更高的准确性的问题。

    3、为解决上述技术问题,本实用新型提供一种基于农林业废弃物的仿生压阻式柔性传感器,采用如下的技术方案:包括

    4、上表面,上表面利用pdms微纳乳突薄膜作为上基底,保护内部结构;

    5、敏感层,敏感层设置于上表面下方;

    6、叉指电极,叉指电极设置于敏感层下方;

    7、下表面,下表面利用pdms微纳乳突薄膜作为下基底,保护内部结构,且下表面设置于叉指电极下方。

    8、进一步的,所述上表面利用pdms优异的转印功能结合紫外软纳米压印法制备了仿生荷叶微纳乳突结构薄膜形成石墨烯乳突,石墨烯乳突与敏感层接触。

    9、进一步的,所述石墨烯乳突向四周发射粗脉,石墨烯乳突和向四周发射的粗脉均高于上表面的底部表面。

    10、进一步的,所述敏感层为由石墨烯圆环和ag纳米颗粒水凝胶圆环组成的圆盘结构,且石墨烯圆环、ag纳米颗粒水凝胶圆环逐个交替套接,且圆盘结构的圆盘中心为石墨烯圆盘。

    11、进一步的,所述叉指电极由导电银浆制成。

    12、综上所述,本实用新型包括以下至少一种有益效果:

    13、本发明基于荷叶仿生,创新压阻式柔性传感器的新结构,同时解决了传统压阻式敏感度低以及压力响应范围小的弊端,由于荷叶型压阻式柔性传感器具有较强的疏水性,该发明不仅降低了压阻式传感器的环境要求,而且提高了人体穿戴的是舒适度。

    14、在救灾情境下,应急救援人员身体往往流汗以及液体打湿身体,佩戴荷叶型压阻式柔性传感器能够起到疏水功能,提高了矿山救援人员生理、运动学检测系统的效率,克服了传统佩戴厚重防护服的单一化,为矿山救援人员提供了实时的保护,进而极大增加了矿山灾情救援效率。



    技术特征:

    1.一种基于农林业废弃物的仿生压阻式柔性传感器,其特征在于:包括

    2.根据权利要求1所述的一种基于农林业废弃物的仿生压阻式柔性传感器,其特征在于:所述敏感层为由石墨烯圆环和ag纳米颗粒水凝胶圆环组成的圆盘结构,且石墨烯圆环、ag纳米颗粒水凝胶圆环逐个交替套接,且圆盘结构的圆盘中心为石墨烯圆盘。

    3.根据权利要求1所述的一种基于农林业废弃物的仿生压阻式柔性传感器,其特征在于:所述叉指电极由导电银浆制成。


    技术总结
    本技术公开了农林业废弃物技术领域的一种基于农林业废弃物的仿生压阻式柔性传感器,采用如下的技术方案:包括上表面,上表面利用PDMS微纳乳突薄膜作为上基底,保护内部结构;敏感层,敏感层设置于上表面下方叉指电极,叉指电极设置于敏感层下方;下表面,下表面利用PDMS微纳乳突薄膜作为下基底,保护内部结构,且下表面设置于叉指电极下方,本发明基于荷叶仿生,创新压阻式柔性传感器的新结构,同时解决了传统压阻式敏感度低以及压力响应范围小的弊端,由于荷叶型压阻式柔性传感器具有较强的疏水性,该发明不仅降低了压阻式传感器的环境要求,而且提高了人体穿戴的是舒适度。

    技术研发人员:张盈盈,曾雨豪,吴凡,索捷,尹振华,王子恒,杨云,蔡婷婷
    受保护的技术使用者:吕梁学院
    技术研发日:20230719
    技术公布日:2024/4/29
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