基于石墨烯复合材料电子皮肤模态干涉多维度抑制研究

基本信息
批准号:91648114
项目类别:重大研究计划
资助金额:61.00
负责人:吴德志
学科分类:
依托单位:厦门大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王凌云,刘益芳,赵扬,陈艺慧,王士虎,虞凌科,肖志明,邓磊,孙瑜
关键词:
形变干涉抑制石墨烯复合材料多模态模态干涉电子皮肤
结项摘要

Intelligent medical rehabilitation robot can be widely utilized in areas such as disability & senior care services, surgeries and diagnosis, in which the electronic skin is one of the significant ways to perceive the external objects and environmental information. To address the problems of interference from deformed soft elastic substrate and modal coupling, this project proposes a multi-dimensional interference regulation plan from the perspectives of the substrate structure of electronic skin, the material and structure of the sensing elements, that is, constructing the stereoscopic multimodal sensing structures with functions of deformation-interference and modal interference inhibition by directly depositing graphene composites on patterned anti-deformation substrate structures with near-field electrospinning. The project focuses on the methods for modal interference inhibition. This project mainly includes the principles of design and fabrication process of sensing element, methods for deformation interference inhibition of the substrate, multimodal sensing principles of direct written graphene composites and modal interference inhibition. First the relations between the substrate structure and its extension mechanism will be established. The influence of substrate deformation on sensing characteristics will also be investigated, clarifying the methods for inhibiting the interference from substrate deformation. Then the sensing model of graphene composites for different modal will be established, for acquiring the method to inhibit the intra-modal interference of sensing element. In summary, this work may contribute to the better understanding of improving the performance of flexible electronic skins.

智能医疗康复机器人可广泛应用在伤残与老年人护理服务、外科手术和诊断等领域,而电子皮肤是其感知外界物体和环境信息的重要途径之一。针对现有医疗康复机器人电子皮肤柔性基材变形干涉和模态间耦合等缺陷,项目提出从电子皮肤基材结构、敏感单元材料与结构等多维度抑制模态干涉方案:将石墨烯复合材料沉积于基材图案化的抗延展结构上,构建基材形变与模态干涉抑制功能的立体多模态传感结构。围绕电子皮肤模态干扰抑制方法开展研究,主要包括敏感单元设计与制造工艺规律、基材形变干涉抑制方法、石墨烯复合材料多模态感知机理与模态干涉抑制等。建立基材结构与延展行为关系,探明基材结构形变对敏感特性的影响规律,阐明基材形变干涉抑制方法;建立石墨烯复合材料各模态传感模型,掌握敏感单元模态间干涉抑制方法,有助于加深对柔性电子综合性能提升方法的理解。

项目摘要

作为感知外界物体和环境信息的重要途径之一,电子皮肤在伤残与老年人护理服务、外科手术和健康诊断等领域有重要应用前景。针对目前电子皮肤存在的形变干涉和模态间耦合等缺陷,项目提出从基材结构、敏感材料和结构等多维度抑制模态干涉。.项目研究了敏感单元材料配方、直写参数对敏感墨水成形成性作用规律,掌握了最佳敏感材料配比和直写参数条件;研究了气浮沉积银浆和直写碳纳米管墨水等柔性导线制造方法,解决了柔性电子在卷对卷连续制造过程中图案化制造导线难题;针对复合材料敏感单元直写喷印的高粘度流体输运问题,研究了韦森堡直写微流体行为规律,突破了高粘度微流体快速输运难题,极大拓展了直写喷印的适用范围,有望应用于微纳图案化结构制造;研究了韦森堡直写石墨烯复合材料敏感单元对压力、温度和湿度等模态的感知规律,分析了敏感单元感知模型,理清了模态干涉原理;提出了采用惠斯通电桥和表面封装方法有效抑制温度、湿度干扰,并采用双层矩形凸台基底结构抑制形变干扰,为高稳定传感器的开发奠定基础;直写制造了形变、温度、湿度免疫的石墨烯复合材料柔性压力传感器,抗干扰能力强,在11-45kPa中压范围内灵敏度可达14.05kPa-1。为连续制造高稳定性,高灵敏度的电子皮肤提供重要的理论基础。.依托本项目,发表了学术论文12篇,其中SCI收录期刊论文10篇(1区1篇,2区2篇,3区4篇),EI收录期刊论文1篇,会议论文1篇;申请专利16项(其中发明专利15项),授权发明专利6项,实用新型1项;在人才培养上,主持人吴德志晋升教授,王凌云副教授入选厦门市第十一批引进高层次人才“双百计划”领军型创业人才,赵扬、刘益芳晋升副教授,培养了硕士研究生4人。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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