System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置制造方法及图纸_技高网
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一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置制造方法及图纸

技术编号:42232860 阅读:12 留言:0更新日期:2024-08-02 13:47
本发明专利技术公开了一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置,其结构包括柔性基底(1)、电容器件(2)、摩擦电器件(3),基于摩擦纳米发电原理,摩擦电器件(3)在接触待测材料后有表面电信号的产生,及电容器件(2)在靠近待测材料后也会有信号产生,基于机器学习模型对电信号进行处理后进行识别分类,电容器件(2)、摩擦电器件(3)为传感系统,用于检测和记录由摩擦产生的电信号,并配备数配备据采集与处理单元Keithley6517B及Keithley6500,采集传感器系统捕获的电信号,并对信号进行处理和分析,包括模拟‑数字转换器、微处理器和专用的算法处理单元,相应的模式识别算法用于分析处理后的电信号数据,通过训练模型和分析来识别不同材料的特征电信号达到不同材料的识别,在可持续发展和环保、智能制造、产品认证和防伪、医疗保健、智能物联网(IoT)、安全防护等领域有着巨大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料识别和摩擦纳米发电领域,具体涉及为一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置


技术介绍

1、材料识别是一种利用各种技术手段来识别和鉴别物体的材料成分的过程,传统上,材料的识别通常依赖于人工观察和实验室测试。这种方法可能耗时、费力,并且有时不够准确或可靠。随着科技的发展,出现了许多新的材料识别技术,包括光谱学、扫描电子显微镜、x射线衍射、质谱分析、红外光谱、核磁共振等。这些技术可以更快速、准确地确定材料的组成和性质。随着传感器技术和微型设备的发展,对于自供电能源的需求日益增加。摩擦纳米发电技术可以为这些设备提供一种新的自供电能源,从而降低了对外部电源的依赖。随着机器学习和人工智能技术的发展,越来越多的研究开始探索利用数据驱动的方法来进行材料识别。利用大量的数据和算法来识别材料的特征和属性,可以实现更高的自动化和效率。

2、清华大学申请的专利技术专利“柔性传感膜及其制备方法、可穿戴设备和识别方法”(申请号:cn202311152983.6,申请公开号:cn117227283a),中公开了一种柔性传感膜及其制备方法、可穿戴设备和识别方法,柔性传感膜包括传感层和传导层,传感层用于与待测材料接触并产生摩擦电信号,传感层包括传感纳米纤维,传感纳米纤维相互交叠形成多个第一孔隙;传导层设置于传感层的一侧并用于传输摩擦电信号,传导层包括纳米纤维支架和导电层,纳米纤维支架具有多个第二孔隙,导电层承载在纳米纤维支架上并与传感层连接,至少部分第一孔隙与至少部分第二孔隙连通。该专利提出的柔性传感膜透气透湿性好。因此,该器件进行识别工作时需要一定的压力接触器件,对于一些超柔性材料检测响应速度则会降低。北京纳米能源与系统研究所专利技术专利“一种材料识别装置及识别方法”(申请号:cn201711165465.2,公开号:cn109239130a),中公开了一种材料识别的方法,设计了一种多种材料组成的摩擦层阵列通过摩擦纳米发电原理所产生的电信号与各种材料摩擦时获得的电序列表数据库进行比对分析来确定材料,虽然检测精度可以大大提升,但是该阵列摩擦层的设计对于待测材料材料的接触要保证与摩擦阵列层的每种材料都要有接触且待测材料的表面每个位置和状态不一会使所检测产生的特征信号繁杂,使处理分析难度增大。清华大学的专利技术专利“材料识别和分类方法及其系统”(申请号:cn201910041420.7,申请公开号:cn109856228a),中公开了一种静电序列不同的探头阵列将被测材料与所述一个或者几个探头的已知材料表面接近、接触或者离开,检测被测材料接近前、接近、接触、离开或者离开后所述一个或者几个探头上的电压或者电流信号,根据所述电压或者电流信号来识别和分类所述被测材料。北京纳米能源与系统研究所专利技术专利“一种材料识别方法、装置、设备及存储介质”(申请号:cn202111250286.5,公开号:cn113887512a)公开了一种触觉材料识别装置,触觉传感器阵列包括多个单触觉传感器,每个触觉传感器对应输出一个电信号,根据多个电信号以及每个电信号与触觉传感器的对应关系,确定待识别材料对应的电信号特征,根据电信号特征,以及各材料类别与预设电信号特征之间的对应关系,确定待识别材料。对于硬质材料识别较好,对软质材料的识别精度较差,以及北京理工大学专利“一种用于机器人自主环境感知的介质材料识别装置”(申请号:cn201710407227.1,公开号:cn107345927a)公开了一种机器自动感知的装置,受外界影响低,但是金属电极对材料静电序列有一定要求,且没有柔性的特点。基于以上装置的检测范围、能耗、稳定性等的不足,因此,亟需专利技术一种广的检测范围、柔性的、精准的材料识别装置。


技术实现思路

1、针对上述装置技术存在的损耗大,待测材料有一定的识别要求,识别流程繁琐的不足,本专利技术提出了一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置,该装置有识别稳定,灵敏度高、器件使用磨损率底、不考虑材料软硬以及静电序列对检测结果影响等优点。

2、本专利技术解决其技术问题采用的技术方案:一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置其结构包括柔性基底(1)、电容器件(2)、摩擦电器件(3)其特征在于电容器件(2)由导电复合材料双电极层及绝缘层及聚合物材料封装层组成;摩擦电器件(3)由高分子聚合物基底及导电聚合物复合材料电极层及一种由高分子材料构成的摩擦顶层组成。

3、优选的,一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置,其特征在于:电容器件(2)采用硅油纸作为电容的介电材料配置在电容器件中间层。

4、优选的,一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置,其特征在于:电容器件(2)双电极层为聚吡咯(ppy)复合聚氨脂(tpu)材料,并采用一定微结构的聚二甲基硅氧烷(pdms)封装电容器件。

5、优选的,一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置,其特征在于:摩擦电器件(3)采用聚氨脂(tpu)材料摩擦层作为器件顶层,采用静电纺丝tpu溶液制备。

6、优选的,一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置,其特征在于:摩擦电器件(3)中电极层采用原位聚合聚吡咯(ppy)及聚氨脂(tpu)采用静电纺丝制备所述电极层。

7、优选的,一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置,其特征在于:摩擦电器件(3)采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)材料隔离电容器件(2)和摩擦电器件(3)。

8、优选的,摩擦电器件(3)中tpu摩擦顶层与电极层,电极层与pet基底层,pet基底与电容器件采用聚丙烯酸酯双面泡绵胶带(vhb)粘合。

9、优选的,一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置其中电容集合层、摩擦带电层的厚度为1~3mm,器件外形尺寸为长40mm,宽50mm。

10、与现有技术相比,本专利技术具有如下有益效果:

11、(1)高稳定性:本材料识别装置所采用的电容与摩擦电杂化器件可以在工作时实现高的充放电稳定性;

12、(2)检测域广:该装置的检测范围不局限于待测材料的静电序列以及待测材料的软硬;

13、(3)创新性:本专利技术的主要功能由摩擦电器件和电容器件实现,大大提升了现有材料识别的检测域,以及使用耐久度。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置其结构包括柔性基底(1)、电容器件(2)、摩擦电器件(3)其特征在于:

2.根据权利要求1所述的一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置,其特征在于:电容器件(2)采用硅油纸作为电容的介电材料配置在电容器件中间层。

3.根据权利要求1所述的一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置,其特征在于:电容器件(2)双电极层为聚吡咯(PPY)复合聚氨脂(TPU)材料,并采用一定微结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)封装电容器件。

4.根据权利要求1所述的一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置,其特征在于:摩擦电器件(3)采用聚氨脂(TPU)材料摩擦层作为器件顶层,采用静电纺丝TPU溶液制备。

5.根据权利要求1所述的一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置,其特征在于:摩擦电器件(3)中电极层采用原位聚合聚吡咯(PPY)及(聚氨脂)TPU采用静电纺丝制备所述电极层。

6.根据权利要求1所述的一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置,其特征在于:摩擦电器件(3)采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料隔离电容器件(2)和摩擦电器件(3)。

7.根据权利要求3和4和5和6所述摩擦电器件(3)中TPU摩擦顶层与电极层,电极层与PET基底层,PET基底与电容器件采用聚丙烯酸酯双面泡绵胶带(VHB)粘合。

8.根据权利要求7所述一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置其中电容集合层、摩擦带电层的厚度为1~3mm,器件外形尺寸为长40mm,宽50mm。

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【技术特征摘要】

1.一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置其结构包括柔性基底(1)、电容器件(2)、摩擦电器件(3)其特征在于:

2.根据权利要求1所述的一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置,其特征在于:电容器件(2)采用硅油纸作为电容的介电材料配置在电容器件中间层。

3.根据权利要求1所述的一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置,其特征在于:电容器件(2)双电极层为聚吡咯(ppy)复合聚氨脂(tpu)材料,并采用一定微结构的聚二甲基硅氧烷(pdms)封装电容器件。

4.根据权利要求1所述的一种电容与摩擦纳米发电杂化的材料识别装置,其特征在于:摩擦电器件(3)采用聚氨脂(tpu)材料摩擦层作为器件顶层,采用静电纺丝tpu溶液制备。

5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨鹏野小宇叶国敏万艳芬
申请(专利权)人:云南大学
类型:发明
国别省市:

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