CN116380294B 一种接触分离模式摩擦电传感器及其制备方法和应用 （中国石油大学(华东)）

一种接触分离模式摩擦电传感器及其制备涉及一种接触分离模式摩擦电传感器及其制备式进行构建，高密度EVA海绵表面的Ag叉指电极和PTFE喷涂层作为下摩擦层和多层叠加的PVA_本发明提出的这种摩擦电运动检测传感器具有摩擦电传感器把外部机械刺激转化为对应强度2干燥箱内于60℃环境下干燥1小时；(2_1)用DP500微电子打印机在改性EVA海绵表面先打印一层叉指电极，完成后置于60℃真空干燥箱内1小时；(2_2)将固含量为60％的PTFE乳液超声震荡10分钟，用事先制作好的镂空模具罩在打60℃的真空干燥箱内2小时；(2_3)将(2_2)中所得产物再置于DP500打印台上的原位置处，在未喷涂PTFE乳液的电得物置于60℃真空干燥箱内1小时；根据所感测身体部位的不同来按照步骤(4)制作不同大小规格摩擦电传感器的基础构型是接触分离模式，高密度EVA海绵表面的Ag叉指电极和PTFE喷涂层作为下摩擦层和多层叠加的PVA_丙烯荧光层3所述接触分离模式摩擦电传感器从上至下依次是丙烯荧光层、PVA薄膜、丙烯荧光层所述打印电极所用材料为Au、Ag和Cu纳米颗粒中的一种，所述双层打8.根据权利要求2所述的接触分离模式摩擦电9.一种接触分离模式摩擦电传感器的应用，所述摩擦电传感器根据权利要求1所述的所述摩擦电传感器应用于摩擦发电运动检测系统，所述摩擦电运动检将实验中获取的摩擦电传感器两端的电流接入信号处理模块，的ADC数据采集口并通过WIFI模块可实现在上位机实时观察运动刺激下摩擦电传感器的脉4两个摩擦电极性不同的摩擦材料薄层之间会发生电荷转移而使得二者之间形成一个电势米发电机(TENG)凭借其自身产生的信号和较低的功耗这两个特点，正受到越来越多的关5器，所述摩擦电传感器的基础构型是接触分离模式，高密度EVA海绵表面的Ag叉指电极和PTFE喷涂层作为下摩擦层和多层叠加的PVA_丙烯荧光层[0007]进一步的，所述接触分离模式摩擦电传感器从上至下依次是PVA薄膜、丙烯荧光真空干燥箱内于60℃环境下干燥1小时；[0027](2_1)用DP500微电子打印机在改性EVA海绵表面先打印一层叉指电极，完成后置于60℃真空干燥箱内1小时；[0028](2_2)将固含量为60％的PTFE乳液超声震荡10分钟，用事先制作好的镂空模具罩置于60℃的真空干燥箱内2小时；[0029](2_3)将(2_2)中所得产物再置于DP500打印台上的原位置处，在未喷涂PTFE乳液6[0031](3_1)在20mL去离子水中加入3gPVA颗粒，将混合物置于90℃环境中水浴并磁力将所得物置于60℃真空干燥箱内1小时；成后接入单片机的ADC数据采集口并通过WIFI模块可实现在上位机实时观察运动刺激下摩[0044](1)使用PVA_丙烯荧光层/PTFE_Ag接触分离模式构型设计摩擦电运动传感器实现[0045](2)相比普通的运动检测传感器，基于接触分离模式构型设计摩擦电传感器对外[0046](3)将传感器两端的输出电流接入信号处理电路，将电流转电压后再对信号进行放大并滤波，之后接入单片机的ADC数据采集口并通过WIFI模块可实现在上位机实时观察7运动刺激下摩擦电传感器的电压脉冲波形。将各种信号数据保存并预处理后导入CNN网络[0048](b)为本发明实施例接触分离模式摩擦电传感器用于大关节运动感测的结构示意[0049](c)为本发明实施例接触分离模式摩擦电传感器构建的鞋垫式传感阵列实物图和[0051]图3(a)为本发明实施例中用于大关节运动检测的摩擦电传感器输出电压/电流与[0052](b)为本发明实施例中用于大关节运动检测的摩擦电传感器的输出功率特性曲[0055]图6(a)为本发明实施例基于接触分离模式摩擦电传感器用于手势数字识别的准[0056](b)为本发明实施例基于接触分离模式摩擦电传感器用于手势数字识别的CNN网[0058]图8为本发明实施例基于接触分离模式摩擦电传感器用于人物个体识别的准确度[0059]图9为本发明实施例基于接触分离模式摩擦电传感器用于人物个体识别的CNN网[0063]所述接触分离模式摩擦电传感器由处在同一平面上的叉指电极和绝缘上摩擦层8[0065]图3(a)为接触分离模式摩擦电传感器输出电压/电流与负载电阻间的关系测试结果图，实验中采用线性电机的往复运动测试[0066]所述接触分离模式摩擦电传感器的最大入真空干燥箱内于60℃环境下干燥1小时；[0076](1_4)用DP500微电子打印机在改性EVA海绵表面先打印一层叉指电极，完成后置于60℃真空干燥箱内1小时；[0077](1_5)将固含量为60％的PTFE乳液超声震荡10分钟，用事先制作好的镂空模具罩置于60℃的真空干燥箱内2小时；[0078](1_6)将(1_5)中所得产物再置于DP500打印台上的原位置处，在未喷涂PTFE乳液[0080](2_1)在20mL去离子水中加入3gPVA颗粒，将混合物置于90℃环境中水浴并磁力9将所得物置于60℃真空干燥箱内1小时；[0085]用导电银胶把两条杜邦线分别接在两个电极的对外输出触点上；用细条形橡胶[0088]本发明所制接触分离模式摩擦电运动检测系统可用于检测人体不同关节处运动片机的ADC数据采集口并通过WIFI模块可实现在上位机实时观察运动刺激下摩擦电传感器[0102]使用PVA丙烯荧光层/PTFEAg接触分离模式设计的摩擦电运动传感器实现传感[0104]该运动检测传感器与传统的运动检测传感器相比具有不消耗额外电力和更快的可以在其两端产生并聚集不同性质的电荷；(iii)上摩擦层的离开导致电子回流以中和电[0111]图6(a)显示了识别手势数字的准确率混淆矩阵，图6(b)是对应的CNN网络结构图[0116]图1(c)是鞋垫式传感阵列的拆解图和对应的10输入深度学习CNN模型结构，阵列[0117]图8是利用鞋垫式传感阵列检测到的信号所进行人物个体识别的测试结果，从混[0119]本发明提出的这种接触分离模式摩擦电传感器可根据具体用场景进行定制化制耗额外电力和更快的响应速度的特性。该型摩擦电传感器将机械刺激转化为电脉冲信号，是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。