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(dòng)了振動(dòng)傳感器技術(shù)的進(jìn)步。然而，傳統(tǒng)振動(dòng)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(duì)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(dòng)監(jiān)測(cè)是一個(gè)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(dòng)的振動(dòng)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(shì)，如制備過程簡(jiǎn)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(duì)平面振動(dòng)測(cè)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(dòng)傳感器，該傳感器能夠適應(yīng)多種不同的探測(cè)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(dòng)監(jiān)測(cè)。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(shì)，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(cè)平臺(tái)，通過單片機(jī)對(duì)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(cè)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(cè)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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