在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和智能技術(shù)的快速發(fā)展背景下,無線分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的廣泛應(yīng)用推動了振動傳感器技術(shù)的進(jìn)步。然而,傳統(tǒng)振動傳感器在柔性、適應(yīng)性和自供電方面的局限性,使其難以滿足工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對智能化和綠色可持續(xù)發(fā)展的需求。尤其是在復(fù)雜形狀的機(jī)械部件上,如何實(shí)現(xiàn)高精度和連續(xù)的振動監(jiān)測是一個亟待解決的問題。現(xiàn)有的傳感器多采用剛性材料,難以貼合曲面且無法自供電,需要頻繁更換電池或連接外部電源,這些限制增加了維護(hù)成本并降低了傳感器的實(shí)用性。因此亟需研制一種新型柔性自驅(qū)動的振動傳感技術(shù)。
該研究創(chuàng)新性地將硅膠和導(dǎo)電海綿結(jié)合在一起,設(shè)計(jì)了導(dǎo)電海綿-硅膠層,既有硅膠的可塑性、彈性和韌性,還有海綿的疏松多孔和可拉伸性的雙重優(yōu)點(diǎn),使其在柔性傳感器制造中具有顯著優(yōu)勢,如制備過程簡易、成本低廉、耐久性好和拉伸性能強(qiáng)的等(圖1)。與當(dāng)前大多數(shù)基于剛性結(jié)構(gòu)的TENG傳感器相比,此設(shè)計(jì)顯著降低了對平面振動測量的依賴,解決了在復(fù)雜表面形態(tài)的安裝傳感器的難題。
本研究提出了一種新型的全柔性摩擦電振動傳感器,該傳感器能夠適應(yīng)多種不同的探測表面,尤其是復(fù)雜的曲面。這一突破性設(shè)計(jì)克服了傳統(tǒng)剛性TENG傳感器安裝及使用的局限性,使其能夠在表面形態(tài)復(fù)雜的設(shè)備上進(jìn)行有效布局和振動監(jiān)測。作者創(chuàng)新性地將導(dǎo)電海綿和硅膠融為一體,發(fā)揮了二者的優(yōu)勢,使傳感器具有超柔性、可拉伸,靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。最后,研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)基于HF-TENG的加速度檢測平臺,通過單片機(jī)對傳感器輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)了無線傳輸和遠(yuǎn)程控制功能,極大地提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)的可用性和便捷性。這種傳感器不僅為機(jī)械設(shè)備的高效監(jiān)測提供了新思路,也預(yù)示著在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代智能、綠色和可持續(xù)的無線傳感器系統(tǒng)的發(fā)展?jié)摿Α?/span>
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202309759
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