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智能材料對傳感器發展的推動

2020-09-02 14:26:12

“智能材料”(又可稱為“敏感材料”)是指具有感知環境(包括內環境和外環境)刺激,對之進行分析、處理、判斷,並采取一定的措施進行適度響應的智能特征的材料。具體而言,它具有感知功能,能夠檢測並且可以識別外界(或者內部)的刺激強度,如電、光、熱、應力、應變、PH值、振動、濕度等;能夠快速、及時響應外界的變化,並按照設定的方式選擇和控製響應,當外部刺激消除後,能夠迅速恢複到原始狀態。以上這些特性滿足了如今人們對傳感器的要求,並克服了傳統材料的局限性。

儲能測試

儲能測試公司的傳感器主要是矽材料,其次是鍺、砷化镓、銻化銦、碲化鉛、硫化鎘等。主要用於製造力敏、熱敏、光敏、磁敏、射線敏等傳感器。

陶瓷傳感器材料主要有氧化鐵、氧化錫、氧化鋅、氧化鋯、氧化鈦、氧化鋁、鈦酸鋇等,用於製造氣敏、濕敏、熱敏、紅外敏、離子敏等傳感器。

金屬用作傳感器的功能材料不如半導體和陶瓷材料廣泛,主要用在機械傳感器和電磁傳感器中,用到的材料有鉑、銅、鋁、金、銀、鈷合金等。

有機材料用於傳感器還處在開發階段,主要用於力敏、濕度、氣體、離子、有機分子等傳感器,所用材料有高分子電解質、吸濕樹脂、高分子膜、有機半導體聚咪唑、酶膜等。

通過聽覺、視覺、觸覺、控製、感應和交流等不同技術,使材料在複雜的醫療設備環境中發生改變,並與周圍環境建立感知關係,從而獲得傳輸數據。這聽起來像是天方夜譚,但實際上,這已成為現實。

您是否想象得到每天晚上穿的睡衣可以監測您睡眠時的健康狀態,甚至可以控製您的心跳和呼吸頻率?

您是否能想象一個簡單粘貼在身上的膏藥貼可以監測患者的健康情況,並通過無線技術來傳輸患者的醫療參數?

事實是,它們真的實現了!

但是,這場技術革命成功的背後是什麽呢?這種新型智能材料相較於傳統材料而言,品質更好,且在溫度、壓力和振感方麵的特性可以滿足電流傳感器的需求。

這類新型材料不僅可以捕獲和中繼信息,還能對周圍環境的變化做出反應,並按照設定的方式選擇和控製響應。從本質上來說,這些材料不僅智能,而且很活躍。

智能材料在傳感器開發和優化中的作用

人們所說的“智能”領域,指的是部署了“智能”設備的區域,比如無線數字心電圖儀(ECG)和無線血壓計。

這些設備的技術進步在數字領域表現得尤為明顯:比如計算領域、後台自動傳輸領域和更智能的電腦係統等。

在這一進步的背後隱藏著材料科學的飛速發展與進步:智能材料的出現。研究人員通過對材料的分析研究、設計,以及他們獨創性的思維使得開發這類敏感材料成為可能,這些材料會根據外界刺激做出反應,並改變其特性,從而探測周圍環境的變化。這些屬性的變化形成了傳感器的輸入數據,因此,這類材料也成了傳感器的基石。

那麽,這種獨創性帶來了什麽呢?答案是傳感器自主化。當然了,傳感器需要電能的支持,以便處理和傳輸信息。智能材料可以做到這一點。實際上,在大多數的情況下,傳感器的能耗很低,這些材料可以響應刺激而產生電能,從而幫助傳感器錄入數據,並提供電能。

那麽,哪些是智能材料呢?

簡而言之,智能材料是指根據環境條件進行自適應的材料,這是一種籠統的說法,並未就材料類型進行分類,若按類型分類可以分為:

聚合/複合材料

壓電材料

磁阻材料

電致伸縮材料

形變記憶材料

以上所有材料的共性是適應性和可變性。迄今為止,壓電材料仍是傳感器中應用最廣泛的材料。它是一種受到壓力作用時會在兩端麵間出現電壓的晶體材料。

下一步:智能材料的未來

智能材料的時代才剛剛開始,從上麵的技術發展和演變,秋蔡视频可以期望,在不久的將來植入芯片能夠替代秋蔡视频安卓下载體內衰竭的器官,如模擬聽覺、心髒起搏器和人工視網膜。

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