基于柔性超材料的高灵敏度拉力传感器 |
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引用本文: | 邓光晟,方林颖,郭澳然,杨军,李迎,尹治平.基于柔性超材料的高灵敏度拉力传感器[J].光学学报,2024(2):312-319. |
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作者姓名: | 邓光晟 方林颖 郭澳然 杨军 李迎 尹治平 |
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作者单位: | 1. 合肥工业大学光电技术研究院特种显示与成像技术安徽省技术创新中心;2. 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室 |
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基金项目: | 国家自然科学基金(62001150,61871171);;安徽省自然科学基金(2208085MF160);;中央高校基本科研业务费资助(JZ2022HGTB0270); |
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摘 要: | 提出了一种基于柔性超材料的高灵敏度拉力传感器,该超材料传感器由刻蚀在聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜表面的多方形谐振单元的平面阵列组成。拉伸柔性PDMS薄膜会改变谐振单元的结构参数,进而使传感器的谐振频率产生变化。该超材料传感器可以同时实现应变或拉力的高灵敏度检测。同时,谐振结构中央的方形连接环起到了不对称分裂间隙的作用,激发了具有更高Q值的高阶谐振模式,实现了更高的频谱分辨率。实验结果表明,施加拉力从0增大至1.2 N时,结构尺寸拉伸率达到初始状态的1.2倍,超材料的谐振峰频率从109.23 GHz红移到99.42 GHz。该传感器可以实现8.43 GHz/N的高灵敏度拉力传感。耐久性测试表明在该样品的使用中至少可以经历100次拉伸-松弛循环。所提出的传感器具有灵敏度高、加工方便、成本低和无线测量的优点,具有潜在的应用价值。
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关 键 词: | 传感器 拉力传感器 柔性 超材料 光谱 高灵敏度 |
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