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Ein flexibler Magnetfeldsensor basierend auf AgNWs und MNs-PDMS

Zusammenfassung

Dieser Beitrag präsentiert einen neuen flexiblen Magnetfeldsensor basierend auf Ag-Nanodrähten und magnetischen Nanopartikeln dotiert in Polydimethylsiloxan (AgNWs &MNs-PDMS) mit Sandwichstruktur. Die MNs fungieren in dieser Arbeit als sensitive Einheit für die Magnetfelderfassung. Außerdem werden die leitfähigen Netzwerke durch AgNWs während der Verformung hergestellt. Magnetostriktion führt zur Widerstandsänderung der AgNWs &MNs-PDMS Sensoren. Darüber hinaus erhöhen die MNs die Leiterbahnen für Elektronen, was zu einem geringeren Anfangswiderstand und einer höheren Empfindlichkeit des resultierenden Sensors bei der Verformung führt. Hervorzuheben ist, dass die Wechselwirkung der AgNWs und MNs eine unersetzliche Rolle bei der Magnetfelderfassung spielt, daher wurde die Widerstandsänderung beim Dehnen und Schrumpfen untersucht. Der flexible Magnetfeldsensor, der auf dem Massenverhältnis von MNs und AgNWs von 1:5 basiert, zeigte die höchste Empfindlichkeit von 24,14 Ω/T im Magnetfeldsensorexperiment. Schließlich wurde das magnetostriktive und piezoresistive Sensormodell entwickelt, um den Mechanismus des Sensors zu erforschen.

Hintergrund

Flexible elektronische Geräte haben in letzter Zeit aufgrund ihrer einfachen Interaktions-Langzeitüberwachungsfähigkeiten enorme Aufmerksamkeit auf sich gezogen [1, 2, 3, 4, 5]. Aufgrund der Vorteile wie geringes Gewicht, Tragbarkeit, hervorragende elektrische Eigenschaften und hohe Integration werden sie zu einem der aussichtsreichsten elektrischen Sensoren [6,7,8,9,10,11]. Zweifellos spielen Nanomaterialien aufgrund ihrer herausragenden Eigenschaften, wie kleine Größen, Oberflächeneffekt und Quantentunneleffekt, eine unersetzliche Rolle in flexiblen Sensoren [12,13,14]. Basierend auf dem resonanten Tunneleffekt von Nanomaterialien konzentrieren sich viele Forschungen auf piezoresistive Dehnungssensoren, deren Widerstände sich mit der Verformung ändern [15,16,17]. Eine der Hauptanwendungen der weichen Dehnungssensoren ist die flexible elektronische Haut, daher sind Multifiktionalisierungen der Entwicklungstrend der Sensoren. In einigen Berichten wurde das Hinzufügen von Temperatur- [18, 19] und Feuchtigkeits- [20, 21]-Sensormodulen in den Dehnungssensor-Arrays angegeben.

Neben den Fähigkeiten zur Erfassung von Belastung, Temperatur und Feuchtigkeit benötigen die elektronischen Hautsensor-Arrays dringend einige neue Funktionen. Mit anderen Worten, mehr Funktionen machen die elektronische Haut intelligenter. Unter den neuen Funktionen ist die Magnetfeldsensorik eine neuartige Anwendung. Zu erwähnen ist, dass künftig nur noch der Weichmagnetfeldsensor als Modul für die elektronische Haut verwendet werden kann. Da weiche Magnetfeldsensoren aufgrund ihrer Flexibilität und Elastizität in komplexeren Bereichen eingesetzt werden können, arbeiten einige Forscher auf diesem Gebiet [22,23,24,25,26]. Chlaihawiet al. vorbereiteter ME flexibler Dünnschichtsensor für Hac Sensoranwendungen [27]. Jogschieset al. untersuchten dünne NiFe 81/19 Polyimidschichten für die Magnetfeldmessung [28]. Tekgület al. wandten die magnetischen CoFe/Cu-Multischichten auf GMR-Sensoren an [29]. Melzeret al. berichteten über flexible Magnetfeldsensoren, die auf dem Hall-Effekt beruhen [30]. Eine Reihe flexibler optischer Magnetfeldsensoren wurde ebenfalls untersucht [31,32,33,34]. Im Vergleich zu herkömmlichen Magnetfelddetektoren sind flexible Magnetfeldsensoren bequemer in der Anwendung und sie sind kleiner und besser für die Erkennung in komplexen Umgebungen geeignet. Über Studien über weiche Magnetfeldsensoren gegenüber multifunktionaler elektronischer Haut wurde jedoch unseres Wissens nur selten berichtet.

Aufgrund der hervorragenden elektronischen und magnetischen Eigenschaften der Ag-NWs [35,36,37] bzw. MNs (Ni-Fe) [38, 39] schlägt dieser Artikel den Entwurf und die Messung flexibler AgNWs- und MNs-PDMS-Magnetfeldsensoren vor mit Sandwichstruktur basierend auf magnetostriktiven und piezoresistiven Effekten. MNs wurden als magnetfeldempfindliche Einheiten in AgNWs-basierten piezoresistiven Dehnungssensoren eingeführt. Die unterschiedliche magnetostriktive Verformung des AgNWs &MNs-PDMS-basierten Sensors verursacht die unterschiedlichen Widerstandsvariationen. Nach der Charakterisierung der Nanomaterialien wurden drei verschiedene Massenverhältnisse von MNs und AgNWs (AgNWs &MNs; 1:1, 1:2, 1:5) verwendet, um flexible Magnetfeldsensoren herzustellen. Bevor die Magnetfeldsensoreigenschaften der Sensoren untersucht wurden, wurden die Beziehungen zwischen Widerstandsänderungen und Dehnung oder Retraktion untersucht, um die Wechselwirkung von MNs und AgNWs zu schließen. Basierend auf den Charakterisierungsergebnissen kann der in dieser Arbeit erhaltene Magnetfeldsensor in Zukunft auf multifunktionale Elektronik angewendet werden.

Methoden

Vorbereitung flexibler Sensoren

MNs wurden durch das Latex-Compounding-Verfahren synthetisiert [24, 25]. Der Durchmesser und die Länge der AgNWs (die in der Länge von Changsha Weixi New Material Technology Corporation, China bezogen wurden) betragen 50 nm bzw. 20 µm. Es wurden verschiedene Verhältnisse von MNs und AgNWs gewählt, um die richtige Menge der Nanomaterialien zu untersuchen. So wurden MNs und AgNWs in Massenverhältnissen von 0:1, 1:5, 1:2 und 1:1 in absolutem Ethanol ultraschalldispergiert. Abbildung 1 zeigt das Schema des Herstellungsprozesses des Sensors. Das PDMS-Elastomer und -Vernetzer im Massenverhältnis 10:1 wurde mit einem rechteckigen Klebeband auf das Substrat getropft. Nach dem Erhitzen auf 70 °C für 2 Stunden wurde das PDMS mit Nut abgezogen und in die erforderliche Form geschnitten, und die Nutengröße beträgt 30 mm x 5 mm. Vier Proben von AgNWs und MNs in unterschiedlichen Verhältnissen wurden jeweils in die Kerben der PDMS-Filme gefüllt. Auf beiden Seiten wurden zwei weiche Kupferelektroden installiert, und dann wurde das PDMS auf die Oberseite getropft, um die Elektroden und Nanomaterialien zu fixieren. Nach 2 Stunden Erhitzen auf 70 °C wurden die Sensoren erhalten.

Schema des strukturellen Entwurfs- und Herstellungsprozess-Flussdiagramms des Sensors

Charakterisierung

AgNWs &MNs mit unterschiedlichen Mischungsverhältnissen wurden mittels Rasterelektronenmikroskop (SEM, S4700 SEM Hitachi Corporation, Tokio, Japan) charakterisiert. Die Komponenten von AgNWs und MNs in verschiedenen Massenverhältnissen wurden durch XRD-Messungen (Buker D8 Advance) unter Verwendung von Cu K-Strahlung der Wellenlänge 1,5406 charakterisiert.

Die Strom-Spannungs-Kurven wurden mit dem Keithley 2400 Source Meter bei Raumtemperatur gemessen (die Raumtemperatur betrug 25 °C). Dehnungsexperimente wurden auf der Dehnungsplattform (Zolix TSM25-1A und Zolix TSMV60-1 s, Zolix Corporation, Peking, China) durchgeführt und der Widerstand der Sensoren wurde von Keithley 2400 Source Meterat gemessen. Magnetfeldsensorexperimente wurden durchgeführt, wenn der flexible Sensor in einem anderen Magnetfeld befestigt war. Die magnetische Feldstärke begann bei 0 T und steigt um 0,1 T an.

Ergebnisse und Diskussion

Das XRD-Spektrum von MNs ist in Abb. 2 dargestellt. Die charakteristischen Peaks deuten darauf hin, dass die MNs aus FeCo, FeNi und Co(OH)2 . bestehen . Das Ergebnis zeigt, dass alle diese Zusammensetzungen magnetische Materialien sind.

Das XRD-Spektrum von MNs

Die REM-Bilder von AgNWs und MNs sind in Abb. 3 dargestellt. Die reinen Ag-NWs mit 20 µm Länge und 50 µm Durchmesser bilden ein lineares Netzwerk, das in Abb. 3a zu sehen ist. Die Morphologien von AgNWs und MNs im Massenverhältnis 5:1, 2:1 und 1:1 sind in Abb. 3b–d dargestellt. Kleine Mengen an MNs unter den Ag-NWs sind in Abb. 3b zu sehen. Die Netzwerke in Abb. 3c sind im Vergleich zu Abb. 3a, b offensichtlich spärlicher. Darüber hinaus ist in Abb. 3d die Biegung der AgNWs und weiterer MNs zu sehen. Die leitfähigen Netzwerke, die von AgNWs aufgebaut werden, und die Menge an MNs nehmen in Abb. 3a–d offensichtlich zu. Eine verbindende Rolle zur Erhöhung der Sensitivität der Sensoren beim Dehnen oder Schrumpfen spielen die in Abb. 3a–d gezeigte gleichmäßige Mischung von Ag-NWs und -MNs. Die Rollen, die AgNWs und MNs gespielt haben, können durch die Ergebnisse in Abb. 3 erklärt werden.

a AgNWs &MNs im Massenverhältnis 1:0, b 5:1, c 2:1 und d 1:1

Die IV-Kurven der Sensoren basierend auf AgNWs &MNs im Massenverhältnis von 1:0, 5:1, 2:1 und 1:1 sind in Abb. 4 dargestellt. Die vier Kurven sind alle glatte Geraden, die die vier Sensoren zeigen signifikante ohmsche Eigenschaften. Es erklärt, dass diese Sensoren leitfähig und ohne Verformung stabil sind.

I-V-Kurven der Sensoren basierend auf AgNWs &MNs im Massenverhältnis von a 1:0, b 5:1, c 2:1 und d 1:1

Aus Abb. 4a kann berechnet werden, dass der Widerstand des Sensors 41,58  Ω beträgt, wenn die empfindliche Einheit reines AgNWs ist. Die Widerstände der Sensoren basierend auf AgNWs und MNs im Massenverhältnis 1:0, 5:1, 2:1 und 1:1 betragen 30,2 Ω, 5,04 Ω und 2,87 Ω, wie in Abb. 4b–d gezeigt. Es zeigt einen abnehmenden Resistenztrend, wenn MNs in empfindliche Zellen eingebracht wurden. Vergleicht man die Widerstände der vier Sensoren, kann man feststellen, dass die Widerstände flexibler Magnetfeldsensoren mit steigendem MN-Anteil abnehmen und der minimale Widerstand am Sensor mit AgNWs &MNs im Massenverhältnis 1:1 auftritt. Es kann auch nachgewiesen werden, dass die Mischung von AgNWs &MNs in einem bestimmten Verhältnis dazu beiträgt, den Widerstand zu reduzieren, da die leitfähigen Komponenten der MNs mehr leitfähige Pfade in den Netzwerken führten.

Die Beziehungen zwischen Widerstandsänderungen und Dehnung oder Retraktion wurden untersucht, um die Wechselwirkung zwischen MNs und AgNWs während der Deformation zu schließen. Die relativen Widerstandsänderungen der AgNWs- und MNs-basierten Sensoren mit Ausdehnung unter Raumtemperatur sind in Abb. 5a–d dargestellt. Die Widerstandsänderung während des Dehnungsvorgangs wird durch schwarze Kurven dargestellt, die Widerstandsänderung während des Lösevorgangs wird durch rote Kurven aufgetragen. ΔR und R 0 stellen die relative Widerstandsänderung unter der Verformung und den Anfangswiderstand des Sensors dar und L 0 und L repräsentieren die Anfangslänge und die relative Dehnung der axialen Probe des Sensors. Der K-Faktor der Sensoren könnte durch die Gleichung des K-Faktors (GF) = ΔR . berechnet werden /R 0L /L 0 . Abbildung 5a zeigt, dass der AgNWs-basierte Sensor im Dehnungs- und Erholungsprozess leitfähig ist, wenn die Zuglänge innerhalb von 7,12 % der ursprünglichen Länge liegt und sein GF 129,6 beträgt. Beim Dehnen erhöht sich der Widerstand. Dies ist auf die Vergrößerung des Abstands zwischen AgNWs im Sensor während der Verformung zurückzuführen, Tunnelkanäle und auf diese Weise reduzierte Leiterbahnen. Der umgekehrte Vorgang bewirkte die Verringerung des Widerstands beim Zurückziehen. Wenn die MNs in die empfindliche Einheit eingeführt wurden, änderten sich auch die Dehnungserfassungseigenschaften der flexiblen Vorrichtung. Der Widerstand des Sensors basierend auf AgNWs &MNs im Massenverhältnis von 5:1 ändert sich fast linear, wenn der Dehnungsbereich innerhalb von 4,4% der ursprünglichen Länge in Abb. 5b liegt. Wenn die Zuglänge mehr als 3,9% der ursprünglichen Länge beträgt, traten die höheren Widerstandserhöhungen auf. Der GF des Sensors steigt auf 257, was bedeutet, dass die Sensitivität des Sensors im Vergleich zum Sensor auf Basis reiner AgNWs erhöht ist. Der Dehnungsbereich wird jedoch nicht durch die Beteiligung der MNs an einem Massenverhältnis von 5:1 verbessert, was in Abb. 5a, b zu sehen ist. Abbildung 5c zeigt, dass sich der Widerstand des Sensors basierend auf AgNWs und MNs im Massenverhältnis von 2:1 linear ändert, wenn der Dehnungsbereich innerhalb von 8,7 % der ursprünglichen Länge liegt und der GF des Sensors 264,4 beträgt, was höher ist als der von die Sensoren basieren auf AgNWs &MNs im Massenverhältnis von 1:0 und 5:1. In Abb. 5d ändert sich der Widerstand des Sensors basierend auf AgNWs und MNs im Massenverhältnis von 1:1 linear, wenn der Dehnungsbereich innerhalb von 9 % der ursprünglichen Länge liegt. Wenn die Zuglänge mehr als 9% der ursprünglichen Länge beträgt, ändert sich der Widerstand erheblich und der GF beträgt 222,2. Zusammenfassend zeigt der flexible Magnetfeldsensor basierend auf AgNWs &MNs in einem Massenverhältnis von 2:1 den größten GF von 264,4 und hat einen relativ großen dehnbaren Bereich. Außerdem reagiert dieser Sensor bei steigender Belastung empfindlicher, auch die Widerstandsänderung hat einen besseren linearen Zusammenhang. Der Hauptbestandteil der MNs basiert auf FeCo, einer leitfähigen Legierung. Vergleicht man diese vier Arten von Sensoren, führt die stärkere Beteiligung von MNs zu mehr leitfähigen Pfaden in den empfindlichen Einheiten während der Dehnung. Jedoch bedeutet ein höheres Verhältnis von MNs in Ag-NWs und MNs bei gleicher Qualität eine geringere Menge an Ag-NWs, was für die Stabilität des leitfähigen Netzwerks während der Verformung schädlich ist. Dies ist der Grund für den Einbruch des relativen Widerstands bei einer Verschiebung von 9%. Folglich ist das AgNWs &MNs im Massenverhältnis von 1:1 die höchste MNs-Menge, die wir in dieser Arbeit entworfen haben, und der Sensor basierend auf den AgNWs &MNs im Massenverhältnis von weniger als 1:1 ist beim Dehnen nichtleitend. Die Ergebnisse der Abb. 5 zeigen, dass die synergistischen Effekte der AgNWs und MNs in bestimmten Verhältnissen die Empfindlichkeit und den Dehnungsbereich erhöhen.

Die relativen Widerstandsänderungen der Sensoren basierend auf AgNWs &MNs im Massenverhältnis von a 1:0, b 5:1, c 2:1 und d 1:1 mit Verformung

Die MNs können sich unter einem Magnetfeld näher bewegen, sodass die Magnetostriktion zum Schrumpfen der Sensoren führen kann. Um die Wechselwirkung von AgNWs und MNs in den Sensoren während des Schrumpfens zu charakterisieren, haben wir die Widerstandsänderung während des Schrumpfens gemessen und die experimentellen Ergebnisse sind in Abb. 6 dargestellt Schrumpfung und Erholung, wenn die Kontraktionslänge innerhalb von 1,6 % der ursprünglichen Länge liegt und der höchste GF 13,75 beträgt; In PDMS eingebettete AgNWs berühren sich während des Schrumpfprozesses, was zu einer Erhöhung der Leitungswege führt. Daher nimmt der Widerstand mit zunehmender Kontraktionskraft ab. Durch die Verringerung des Abstands zwischen den AgNWs im Sensor überlappen sich immer mehr Nanodrähte, was zu einer Verringerung des Widerstands des Sensors führt. Als wir die MNs in AgNWs eingeführt haben, zeigt Abb. 6b, dass die Schrumpfeigenschaften der flexiblen Vorrichtung basierend auf den AgNWs und MNs im Massenverhältnis 5:1 liegen. Der Widerstand des Sensors ändert sich mit dem Schrumpfbereich beträgt 2,5% der ursprünglichen Länge, und der höchste GF beträgt 24. Im Wesentlichen gilt die gleiche Widerstandsänderung auch für Sensoren basierend auf den AgNWs &MNs im Massenverhältnis von 2:1 und 1:1, das in Abb. 6c, d dargestellt ist. Wenn das Massenverhältnis von MNs in der empfindlichen Einheit erhöht wird, ändert sich der Widerstand des Sensors basierend auf den AgNWs und MNs im Massenverhältnis von 2:1, wenn der Schrumpfbereich innerhalb von 1,6 % der ursprünglichen Länge liegt und sein GF 21,875 beträgt. Gleichzeitig verringerte sich auch der Widerstand von Sensoren, die auf den AgNWs &MNs im Massenverhältnis von 1:1 basieren, wenn der Schrumpfbereich innerhalb von 2,8% der ursprünglichen Länge liegt und sein GF 20,35 beträgt. Daraus kann geschlossen werden, dass die Widerstandsänderung des Sensors basierend auf den AgNWs &MNs im Massenverhältnis von 5:1 mit Schrumpfung größer ist als die der anderen drei Sensoren, und die Empfindlichkeit ist am größten. Im Gegensatz zum Dehnungsprozess nimmt der Widerstand aller Sensoren mit zunehmender Länge der Kontraktion ab. Wenn das Massenverhältnis von AgNWs und MNs 5:1 beträgt, hat der Sensor den höchsten Empfindlichkeitskoeffizienten während des Kontraktionsprozesses, dessen höchster GF 24 beträgt. Vergleicht man die Abb. 6a–d, verbinden weniger MNs die leitfähigen Pfade einfacher, da mehr Platz für die Materialien, die sich beim Schrumpfen bewegen, was im Gegensatz zu den Ergebnissen von Abb. 5 steht. Dementsprechend ist der GF des Sensors basierend auf den AgNWs und MNs im Massenverhältnis von 5:1 beim Schrumpfen am höchsten. Die Ergebnisse der Abb. 6 zeigen, dass die synergistischen Effekte auftreten, wenn AgNWs und MNs in einem größeren Verhältnis vorliegen.

Die relativen Widerstandsänderungen der Sensoren basierend auf AgNWs &MNs im Massenverhältnis von a 1:0, b 5:1, c 2:1 und d 1:1 mit Schrumpfung

In Abb. 7 sind verschiedene Widerstandsänderungen des flexiblen Magnetsensors in verschiedenen Magnetfeldern dargestellt. Der Widerstand des Sensors auf AgNWs-Basis beträgt 41,58 Ω. Wie in Abb. 7a gezeigt, setzen wir den auf reinen AgNWs basierenden Sensor in ein allmählich zunehmendes Magnetfeld, und der Widerstand des Sensors ändert sich entsprechend, wenn er vibriert. Durch die magnetostriktive Wirkung der Metallmaterialien wird der Widerstand des Sensors geringfügig verändert. Die maximale Widerstandsänderungsrate beträgt 0,037, wenn die Magnetfeldstärke 0,4   T beträgt. Der Widerstand des Sensors basierend auf den AgNWs und MNs im Massenverhältnis von 5:1 nimmt ebenfalls mit zunehmender Magnetfeldstärke ab, wie in Abb. 7b gezeigt. Im Vergleich zum Sensor ohne MNs ist die Widerstandsänderung des Sensors basierend auf den AgNWs &MNs im Massenverhältnis von 5:1 bei Magnetfeldänderung deutlicher. Wenn die Magnetfeldstärke 0,4 T beträgt, beträgt die maximale Widerstandsänderungsrate 0,28. In Abb. 7c, d die gleiche Anwendung auf die Sensoren basierend auf den AgNWs und MNs im Massenverhältnis von 2:1 und 1:1, und die Widerstandsänderungen betragen 0,14 bzw. 0,19, wenn das Magnetfeld ansteigt. Die Empfindlichkeit des Sensors basierend auf den AgNWs &MNs im Massenverhältnis von 5:1 ist am höchsten, und die kontinuierliche Widerstandsänderung mit dem Magnetfeld wurde in Abb. 8 gezeigt. Der Vergleich der Parameter der Dehnungssensoren basierend auf verschiedenen Verhältnissen von MNs und AgNWs ist in Tabelle 1 dargestellt.

Der Widerstand ändert sich in verschiedenen Magnetfeldern

Die Beziehung zwischen Widerstand und unterschiedlichen Magnetfeldern

Es kann berechnet werden, dass die Empfindlichkeit des Magnetfeldsensors 24,14 /T beträgt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Reaktion des Sensors auf das sich ändernde Magnetfeld mit einer Empfindlichkeit von 24,14 /T am empfindlichsten ist, wenn das Massenverhältnis von MNs und AgNWs 1:5 beträgt. Der in dieser Arbeit erhaltene flexible Magnetfeldsensor kann weiter auf die Detektion der Magnetfeldstärke angewendet werden. Die Testergebnisse dieser Anwendung entsprechen dem Schrumpfprozess des Sensors beim Vergleich der Ergebnisse in den Abb. 7 und 8. Das bedeutet, dass sich die Nanomaterialien in den Sensoren zusammen bewegen, wenn sie in ein Magnetfeld gebracht werden. Die Mechanismusanalyse erklärt im Detail wie folgt.

Um die Widerstandsschwankungen der Sensoren bei unterschiedlichen Magnetfeldstärken zu verstehen, schlagen wir ein einfaches Modell vor, um das Funktionsprinzip des Sensors zu beschreiben, wie in Abb. 9 gezeigt. Zahlreiche AgNWs und MNs in PDMS bilden ein leitfähiges Netzwerk. Die von AgNWs und MNs ohne Magnetfeld gebildeten Leiterbahnen sind in Abb. 9a als rote Linien dargestellt. Die MNs neigen dazu, unter einem Magnetfeld gleichförmig angeordnet zu sein, was in Fig. 9b gezeigt ist. Für die Positionsänderung der MNs ist jedoch nur ein winziger Raum vorhanden, sodass sich nur die Richtungen der MNs mit magnetischen Feldlinien ändern. Die höhere magnetische Feldstärke steht für eine größere Kraft der MNs, die die Netzwerkbeschränkungen der AgNWs überwinden kann. Die Bewegungsrichtung der MNs führt dazu, dass sich die Ag-NWs versammeln, was der Grund für die Zunahme der Anzahl der Leiterbahnen ist. Mehr leitfähige Pfade bedeuten mehr Elektronenübertragung, was zu einem geringeren Widerstand führt, der Widerstand nimmt auf diese Weise mit zunehmender Magnetfeldstärke ab.

Schematisches Sensormodell eines AgNWs- und MNs-PDMS-basierten Weichmagnetfeldsensors

Schlussfolgerungen

Das in diesem Papier entworfene Gerät entspricht dem Entwicklungstrend der flexiblen Elektronik. In dieser Arbeit wurde ein flexibler Magnetfeldsensor basierend auf AgNWs &MNs-PDMS mit Sandwichstruktur untersucht. Basierend auf SEM- und XRD-Charakterisierungen wurden die Komponenten und Morphologien der unterschiedlichen Verhältnisse von Nanomaterialien bestimmt. Anschließend wurden die Strom-Spannungs-Kurven und Widerstandsänderungen der Sensoren basierend auf AgNWs &MNs im Massenverhältnis von 1:0, 5:1, 2:1 bzw. 1:1 mit Dehnung und Schrumpfung gemessen. Die Interaktion zwischen den AgNWs und MNs während der Deformation wurde durch die Charakterisierungsergebnisse geschlossen. Dann wurden Sensoren basierend auf unterschiedlichen Massenverhältnissen von MNs und AgNWs auf ihre Magnetfeldsensoreigenschaften untersucht. Wenn das Massenverhältnis von AgNWs und MNs 5:1 beträgt, zeigt der präparierte Sensor die höchste Empfindlichkeit von 24,14 Ω/T. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass der Sensor mit zunehmender Magnetfeldstärke schrumpft. Darüber hinaus wurde das magnetostriktive und piezoresistive Sensormodell entwickelt, um den Mechanismus dieses Sensors zu erforschen.

Abkürzungen

AgNWs:

Ag-Nanodrähte

GF:

Gauge-Faktor

MNs:

Magnetische Nanopartikel

PDMS:

Polydimethylsiloxan

SEM:

Rasterelektronenmikroskop

XRD:

Röntgenbeugung


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