壓電傳感器的最新技術(shù)突破
1、新型 PVDF/PZT/CNT 壓電傳感器
這種新型壓電傳感器通過溶液混合、非溶劑誘導(dǎo)相分離和分層熱壓制備，具有片狀包裹結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的局部導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。當(dāng) CNT 的含量為 3.0 wt% 時(shí)，復(fù)合材料中 β 相晶體的比例和含量分別達(dá)到最高值（91.36 % 和 62.34 %）。
此外，開路電壓（Voc）和短路電流（Isc）分別是未摻雜 CNTs 復(fù)合材料的 3.36 倍和 6.16 倍。該傳感器壓力監(jiān)測范圍寬（0.1 MPa - 2.1 MPa），靈敏度高（小于 0.6 MPa 時(shí)為 6.94 MPa<sup>-1</sup>，大于 0.6 - 2.1 MPa 時(shí)為 12.35 MPa<sup>-1</sup>）。作為車輛不停車稱重傳感器，響應(yīng)（15 毫秒）和恢復(fù)（16 毫秒）速度極快，長期穩(wěn)定性可達(dá) 500,000 次循環(huán)。它具有傳感器和能量收集器的雙重功能，在捕捉車輛運(yùn)動(dòng)能量的同時(shí)，還能主動(dòng)監(jiān)測車輛軸重、速度和軸距。
2、水下壓電傳感器
MIT 開發(fā)的水下壓電傳感器利用 “壓電效應(yīng)” 和 “反向散射” 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無電池零功耗傳輸傳感器數(shù)據(jù)。發(fā)射器在水中將聲波發(fā)送到存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的壓電傳感器，當(dāng)聲波傳遞到傳感器時(shí)，壓電材料振動(dòng)產(chǎn)生電荷，并存儲(chǔ)在壓電傳感器中。然后，傳感器利用存儲(chǔ)的能量將波反射回接收器。對應(yīng)發(fā)送數(shù)據(jù)中的比特信號(hào)，以交替反射的方式進(jìn)行傳輸：對于反射波，接收器解碼為 1；而沒有反射波，接收器解碼為 0。該系統(tǒng)能夠在相距 10 米的傳感器和接收器之間，以每秒 3 千字節(jié)的速率同時(shí)傳輸來自兩個(gè)傳感器的精確數(shù)據(jù)。它不僅可以在地球上應(yīng)用，還可用于收集土星最大的衛(wèi)星 —— 土衛(wèi)六上最近發(fā)現(xiàn)的海洋的數(shù)據(jù)。
3、織物基底壓電壓力傳感器
中科院深圳先進(jìn)院新型柔性織物基底壓電壓力傳感器基于 ZnO 納米棒結(jié)構(gòu)，采用纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)的 ZnO 納米棒和 PVDF 膜來賦予壓電效應(yīng)。傳感器在 0 - 2.5kPa 壓力范圍內(nèi)的靈敏度為 0.62V/kPa，開路電壓高達(dá) 11.47V 左右，具有優(yōu)越的機(jī)械穩(wěn)定性和低檢測限（8.71pa）。應(yīng)用證明，傳感器可以檢測多種人體運(yùn)動(dòng)，如手腕的彎曲 / 放松運(yùn)動(dòng)和每個(gè)手指的彎曲 / 拉伸運(yùn)動(dòng)。因此，所制備的織物基底壓電傳感器可用于構(gòu)建自供電壓電傳感器，并可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測人體信息。
