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传统硅基MEMS传感器制造工艺成熟,但压阻系数有限,且材料性能易受极端环境影响。石墨烯、非晶碳、二硫化钼等新型半导体功能薄膜具有优异的机械性能、化学特性和压阻性能,并能与MEMS技术兼容。围绕上述新型敏感材料,调控材料功能与优化敏感结构,揭示复杂键态材料体系下的压阻机理,开展新一代MEMS传感器的研究并应用,为满足航空航天、辐射、高温、海洋等严苛服役环境的传感测试技术奠定重要基础。

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近年来柔性传感器已在生物医疗、智能穿戴、微电子及信息技术领域等得到了广泛的应用,本项目发明出柔性应变传感器、柔性压力传感器,并已经应用于人体动态信号监测、机器手等自动控制系统等领域。其中柔性应变传感器的应变量程可达0.5,且平均压阻系数可达到746.7,最高可以达到2684.9;柔性压力传感器实现0~6Mpa可控量程。

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本项目制作的3D打印加速度计利用不同印刷技术的组合,使用了高温树脂通过基于SLA的打印机打印传感器基板,并通过丝网印刷或DIW技术在基板的表面上打印基于碳浆的应变计。从微观的角度阐明了碳浆的导电机理和压阻机理,并成功的将此3D打印加速度计用于人体运动测量领域,灵敏度达11.9857 mV/g。 重要的是,由于使用了台式消费者级别的3D打印机,加速度计可在几小时内制成,成本非常低,意味着从传感器设计到传感器原型是一种快速简便的方法。本项研究为制造加速度计提供了一种经济高效的方法。

Educational Experience

项目编号  项目名称  负责人  课题类型 起止日期 
2021YFB3201100-ZKT02
基于变革性力-电-热耦合敏感原理的压电-热电氧化物及新型力/热传感器研究
张琪 科学部重点研发子课题 2021/11/1-2024/12/31
U20A20296HZ
新型非晶碳基薄膜压阻材料与MEMS器件关键技术
张琪 国家自然科学基金重点项目子课题 2021/1/1-2024/12/31
2020Z023
新型碳基薄膜压阻材料与传感器研究
张琪 市重大专项子课题 2020/12/25-2023/12/31
51805425
高灵敏度石墨烯纳晶碳膜压阻机理及其MEMS传感器关键技术研究
张琪 国家自然科学基金青年基金 2019/1/1-2021/12/31
J202010004
高剂量硼离子注入工艺开发
张琪 横向 2020/9/1-2021/12/31
202009133
高温无引线SOI微型MEMS压力敏感芯片设计开发
张琪 横向 2020/9/11-2021/1/1
2018JQ5018
石墨烯纳晶碳膜高灵敏度高频MEMS加速度传感器研究
张琪 陕西省自然科学基金 2018/1/1-2019/12/31