近年來大數據,云計算發展迅速,ChatGPT等AI模型的發展,標志著人工智能的到來,它們將重新定義我們與物理世界的交互方式,將物理世界與人工智能連接的核心技術之一便是柔性傳感器;許多機器學習算法是基于傳感器進行的,比如卷積神經網絡(CNN),人工神經網絡(ANN)以及循環神經網絡(RNN);這些算法通過對傳感器得到的電信號進行處理,除去異常值,去噪并進行歸一化處理,將電信號轉換成易于模型分析的數據集,在這個過程中電信號的采集對于傳感器具有較高的要求,比如高靈敏度,高分辨率,低的漂移,以及良好的循環穩定性;傳統的剛性傳感器具有良好的循環穩定性與準確性,但剛性傳感器難以彎曲,在人機交互領域無法滿足需求,而柔性傳感器可以彎曲適應各種曲面,更加貼合人體曲線,能夠很好地與人體或物體配合,提供舒適的體驗;柔性壓電傳感器作為柔性傳感器的一個分支,將物理信號轉化為機器可識別的電信號,利用壓電效應制造的壓電傳感器具有很高的靈敏度,能夠檢測微小的壓力變化,在醫療診斷、運動監測等領域能夠提供精確的數據;與傳統的剛性傳感器相比,柔性壓電傳感器更輕、更靈活,能夠以更便捷的方式集成到衣物、配件、或其他設備中,提高了便攜性和舒適度,可以廣泛應用于智能穿戴、虛擬現實、人機交互、醫療健康監測等領域。
圖1. (a)-(c) MOF、MoS2和MOF@MoS2的FTIR光譜,(d) XRD譜圖,(e)紫外可見吸收光譜,(f)-(g) Tauc圖,(h) Mott-Schottky圖,(i)能帶示意圖。
圖2. AFM圖像(a) MoS2, (b) MOF, (c) MOF@MoS2(1:2)的幅值、高度和三維圖像。
圖3. 可能的機制和AFM圖像
圖4. (a)壓電傳感器正接、反接的壓電輸出,(b)不同傳感器壓電輸出,(c)-(d) 0.5% MOF@MoS2(1:2)傳感器靈敏度,(e)響應和恢復時間,(f)傳感器漂移測試,(g)循環穩定性測試,(h)-(i)傳感器結構圖和光學圖像。
對制作的壓電傳感器進行性能測試,如圖4a所示,壓電傳感器在2.2kPa的作用力下具有0.3V的輸出電壓。靈敏度為0.183V/kPa。具有10.3ms的響應時間,與18.1ms的恢復時間,在經歷3個月的放置后,壓電性能基本不變,經歷3000次的循環后仍然具有優異的循環穩定性。
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.157399
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