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- 新的纖維素基材料將三個傳感器合二為一
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2019/1/1
浸泡在精心設計的聚合物混合物中的纖維素可作為測量壓力，溫度和濕度的傳感器 - 同時。測量完全相互獨立。傳感器在機器人，醫(yī)療保健和安全等領域可能非常重要。
在許多應用中，測量壓力，溫度和濕度的能力非常重要，例如監(jiān)測家中的病人，機器人，電子皮膚，功能性紡織品，監(jiān)視和安全等等。迄今為止的研究已經(jīng)將不同的傳感器集成到同一電路中，這帶來了一些技術挑戰(zhàn)，尤其是與用戶的接口有關。
林雪平大學有機電子實驗室的科學家現(xiàn)在已經(jīng)在Xavier Crispin教授的領導下成功地將所有三種測量結果合并為一個傳感器。
這已經(jīng)通過開發(fā)導電離子和電子的聚合物的彈性氣凝膠以及隨后利用熱電效應而成為可能。熱電材料是電子從材料的冷側(cè)向熱側(cè)移動的材料，并且以這種方式產(chǎn)生電壓差。
當纖維素的納米纖維與導電聚合物PEDOT：PSS在水中混合并且混合物在真空下冷凍干燥時，所得材料具有與洗滌海綿，氣凝膠相同的結構。添加稱為聚硅烷的物質(zhì)會使海綿變得有彈性。在材料上施加電勢會產(chǎn)生線性電流增加，這是任何電阻器的典型值。但是當材料受到壓力時，其電阻會下降，電子更容易流過它。
由于材料是熱電的，因此也可以測量溫度變化：溫側(cè)和冷側(cè)之間的溫差越大，產(chǎn)生的電壓越高。濕度會影響離子從暖側(cè)移動到冷側(cè)的速度。如果濕度為零，則不輸送離子。
“新的是我們可以通過跟蹤電信號與時間來區(qū)分電子的熱電響應（給出溫度梯度）和離子的熱電響應（給出濕度水平）。這是因為兩個響應發(fā)生在不同的速度，“有機電子實驗室教授，高級科學出版文章的主要作者Xavier Crispin說。
“這意味著我們可以用一種材料測量三個參數(shù)，而不需要測量不同的測量結果，”他說。
Shaobo Han，博士生和有機電子實驗室的高級講師Simone Fabiano也發(fā)現(xiàn)了一種將三個信號相互分開的方法，這樣每個信號都可以單獨讀取。
“我們獨特的傳感器也為物聯(lián)網(wǎng)做好準備，降低了復雜性，降低了生產(chǎn)成本。這是安全行業(yè)的一個優(yōu)勢。另一個可能的應用是將傳感器放入帶有敏感貨物的包裝中，”Simone說。
該研究的金融家包括Knut和Alice Wallenberg基金會（太陽尾部項目），Wallenberg木材科學中心，Vinnova數(shù)字纖維素中心，以及政府對林肯平大學AFM高級功能材料的戰(zhàn)略投資。
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