中国农大:设计柔性可变形温度传感器,可识别植物0.1℃的温度变化

中国农大:设计柔性可变形温度传感器,可识别植物0.1℃的温度变化

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【中国农大:设计柔性可变形温度传感器,可识别植物0.1℃的温度变化】

近年来,柔性传感器因其可实现实时监测植物生理信号等方面的优势,在智慧农业、智慧医疗中发挥着越来越重要的作用。然而,复杂曲面广泛存在于人体器官和植物体表面,是柔性电子器件结构和功能设计中无法忽视的环境因素。


目前,研究人员通常通过减小器件尺寸的策略,来提高其对复杂曲面的适应能力。但是,小曲率的曲面由于器件最小尺寸的限制,通过以往的策略并不可行。


该团队设计出一种环状旋转对称结构,巧妙地借助该结构的失稳特性,实现了器件对不可展曲面的自然包裹。该结构展现了较高的灵活性与适应性,特别是对于曲率半径与器件几何尺寸相当的复杂曲面,都可实现贴附效果。


经研究人员验证,在维度转换过程中,结构变形产生的应变可控制在 0.1% 以内。与此同时,对于球形果实的生长变形,该结构也体现了较好的适应性。


那么,该传感器具体可满足平面和复杂曲面的哪些实际需求呢?


为了验证结构设计的有效性,该团队首先针对常规平面应用场景和特殊的等尺度球面场景,在不同测试温度下的传感性能进行比较。实验证明,集成于球面上的器件传感性能几乎没有损失。


其次,在等尺度球面上进行了更大温度测量范围内的准确度评估。最后,他们验证了集成于果实表面的器件,对被测物体表面动态温度变化的识别能力。


这种新型结构的提出,为基于平面微纳加工工艺制备三维柔性电子器件提供了重要的解决手段,突破了曲面应用场景对器件尺寸的限制,极大拓展了现有平面柔性电子器件的应用空间。


从功能角度来看,该器件兼顾了生物兼容性和结构设计的科学性,该研究为柔性电子技术在植物生理监测方面中所面临的问题和挑战提出了初步解决策略。


总地来说,实时在线采集的监测数据,对精准获取植物的生长状态、预测生理活动趋势等具有重要的科学意义。

来源:传感器专家网