一种压阻式声音传感器及其制备方法和应用

本发明属于感应领域，并与压电性声音传感器及其制备方法和应用有关。

背景艺术：

1。声音是一个重要的信息载体，在人类的感知环境，沟通和其他日常生活中具有重要意义，并且是人类社会和自然的必不可少的一部分。随着技术的发展，音频技术一直在不断发展，以数字化，集成和个性化发展。在智力的发展中，声音的重要性是不言而喻的。将来，无论是在技术进步，行业应用还是终端设备方面，声音都将继续发挥关键作用并促进各个领域的智能过程。但是，由于其缺点（例如刚度和过度笨重），传统的声传感器（例如专利CN216649020U）限制了其潜在应用。目前，具有较高灵活性和易于携带设计的可穿戴灵活的声学传感器引起了很多关注，并且在语音识别，自然监测等方面具有良好的应用前景。

2。根据不同的传感器信号转换方法，可以将压力传感器分为压电，电容性，压电和落压压力传感器。其中，压电压力传感器主要通过压电效应将压力转化为设备电阻的变化开yun体育app官网网页登录入口，并具有简单制造过程，低成本和低功耗，高灵敏度和较大测量范围的优势。高敏性压力传感器可以通过感应感应膜的振动来检测电阻变化，从而将声音检测作为声音传感器。

3。总之，对压电声传感器的研究主要面临以下问题。首先，传统的声传感器主要是刚性结构，它限制了其应用。有必要开发具有较高灵活性和超轻重量的声音传感器，以满足灵活和便携式需求的需求。其次，就准备过程和成本而言，大多数传感器准备过程都是复杂且昂贵的，并且有必要使用现有的制造技术来生产具有低成本和简单准备方法的传感器；最后，就性能提高而言，有必要进一步提高传感器的灵敏度。 ，稳定性和其他感应属性。

技术实施思想

1。为了解决上述技术问题，本发明提出了一个压电性声音传感器及其准备方法和应用。

2。为了实现上述目的，本发明的技术解决方案的实施如下：

3。一个压电性声音传感器，包括柔性基材，敏感层，互电极和隔离层。敏感层是具有小型过程结构的MXENE薄膜，二质电极是基于MXENE的柔性互动电极。隔离层是位于二质电极表面上的聚乙烯醇纤维。

4。其中，柔性基材是压电声传感器的支撑结构。敏感层通常由导电材料制成，是压电性声音传感器的核心部分，负责检测外部压力波并将其转换为设备电阻。可变性；用于将敏感层连接到读取和处理信号的外部电路的界面电极。

5。MXENE是二维过渡金属碳化物，氮化物或氮化碳。

6。上述压电传感器制备方法如下：

7。（1）使用砂纸作为模板，通过摩擦方法，具体来说，将PDMS作为中间体，将PDMS倒在砂纸上，干燥并剥离以获得PDMS模板，并在表面上具有微观结构；然后，mxene胶体溶液均匀地倒在PDMS模板上，干燥后，表面电阻为5-30Ω％，将其剥离以获得带有微量过程结构的MXENE膜。

8。（2）将交叉手指电极面膜固定在柔性基材上，然后将其放在加热桌上。用喷枪将MXENE胶体溶液喷在基材表面上，加热，卸下模板以获取基于MXENE的柔性叉。指电极；

9。（3）配置PVA旋转液体，并在步骤（2）中获得的基于MXENE的柔性柔性互电极表面上的PVA纤维隔离层，以获得带有隔离层的数字间电极；

10。（4）将电线固定在基于MXENE的柔性互电极上，将iDigital电极放置在步骤（3）中产生的PVA隔离层，并在步骤（1）面对面获得的敏感层，然后将其包装到获得压电性声音传感器。

11。在步骤（1）中，砂纸网格的数量为100-800网地，包括100、180、280、400、600或800网地。

12。在步骤（1）和（2）中，MXENE胶体溶液的制备方法是：蚀刻前体最大相（Ti3Alc2），通过混合氟化锂和盐酸以获得TI3C2TXMXENE纳米片的胶体溶液。

13。具体而言，通过混合氟化锂和盐酸来蚀刻前体最大相（Ti3alc2）。蚀刻完成后，采取沉淀物；沉淀物分散在去离子水中，超声分散后离心，并取上中清液。也就是说，TI3C2TXMXENE纳米片的胶体溶液。

14。此外，具体来说，搅拌时，将0.5 g的前体添加到0.50 GLIF和10.0 ml 75％HCl的混合溶液中，并在室温下在水浴中加热，并搅拌约24小时。之后，将反应离心并从低速到高速洗涤，直到pH> 6.0。最后一次离心的上清液应为深绿色，表明MXENE合成成功。将沉淀物分散在一定量的去离子水中，在惰性气体气氛中进行超声处理约1小时，以3500 rpm离心1小时。收集的上清液是TI3C2TXMXENE纳米片的胶体溶液。

15。在步骤（2）中，柔性基板是微孔滤膜。

16。此外，在步骤（2）中，柔性底物是纤维素过滤膜。

17。步骤（2）中的喷涂过程是在50-90°C的加热台上喷涂MXENE胶体溶液，直到二氮间电极的电阻为5-30Ω。

18。在步骤（3）中，PVA旋转液体中PVA的质量分数在步骤（3）中为7-12％。静电纺丝中的液体供应率为3-7μl/min，电压为15-20kV，距离为13-17厘米，时间为20-40分钟。

19。在步骤（4）中，导体是铜线，并固定在带有导电银糊的互电极上。

20。在声音检测中应用上述压电传感器。

21。声音检测中的测试系统包括一个压电性声音传感器，计算机，源表和扬声器。

22。砂纸网格的数量为400网地。当静电纺丝为30分钟时，压电性声音传感器可以识别并区分20-4000Hz的声音频率。

23。本发明产生的有益作用是：

24。（1）本发明提供的压电性声音传感器具有高灵活性，简单结构，低成本等的优点，并解决了携带传统声学传感器的刚性和难度等问题。

25。（2）本发明中提出的压电性声音传感器包括柔性基材，敏感层，二极管电极和隔离层。敏感层是具有小质过程结构的MXENE膜，二值电极是电极基于MXENE的柔性互动，隔离层是位于互电极表面上的聚乙烯基醇纤维。通过设计敏感层的微观结构并添加隔离层，可以提高传感器传感性能。其中，MXENE具有出色的机械性能，良好的亲水性和高电导率，因此可以通过将模板方法作为传感器的敏感层喷涂来获得皱纹的MXENE膜。该传感器由敏感层，一个隔离层和电极组成。皱纹的MXENE敏感层和电纺丝隔离层可以形成两阶段的压力信号放大系统，以促进每日接触的声音的共鸣。

26。（3）本发明提出了上述压电传感器在声音检测中的应用，并且该声音检测系统包括一个压电性声音传感器，计算机，源表和扬声器。将传感器连接到提供固定电压的源计和计算机，将设备电阻的变化转换为电流的变化，并通过计算机将其显示。声音是通过连接到计算机的扬声器播放的，并且检测到本发明对外部声音的电击声传感器的当前响应。研究表明，该压电性声音传感器可以识别20-4000Hz的频率范围内的声音，并且总体上显示出狭窄而尖锐的输出响应峰，这对250Hz声音最敏感。

技术功能：

1。一个压电性声音传感器，其特征在于它包含柔性基材，敏感层，二号电极和隔离层，敏感层是具有微孢子过程结构的mxene膜，并且基于mxene的灵活性是二极管电极和隔离层是位于二氮间电极表面上的聚乙烯醇纤维。

2。根据权利要求1的压电声传感器，其中Mxene是二维过渡金属碳化物，氮化物或氮化碳。

3。根据权利要求2的Pielzoresisissive声音传感器的制备方法，其中所述步骤如下：

4。根据权利要求3的压电声传感器的制备方法，其特征在于步骤（1）中的砂纸网格的数量为100-800网格；摩擦方法的步骤是：当摩擦为pdms时，是中间体。首先，将PDM倒在砂纸上，干燥并剥落，以获取带有微观结构的PDMS模板。然后将MXENE胶体溶液均匀地倒在PDMS模板上，在干燥后，表面电阻为5-30Ω，剥落，以获得具有小质过程结构的MXENE膜。

5。根据权利要求4制备压电性声音传感器的方法kaiyun官方网站登录入口，在该步骤（2）中，柔性底物是微孔滤波器膜。

6。根据权利要求5的压电声传感器的制备方法，其特征在于，在50-90°C的加热表上，步骤（2）中喷涂的特定过程是：喷雾MXENE胶体溶液电极为5-30Ω厘米。

7。根据权利要求6的压电声传感器的制备方法，在该步骤（3）中的特征是，PVA旋转液体中PVA的质量分数为7-12％；静电纺丝中的液体供应速率为3-7μl/min，电压为15-20kV，距离为13-17厘米，时间为20-40分钟。

8。根据权利要求1或通过声音检测中任何一种权利要求3-7的准备方法制备的压电声传感器，使用压电声传感器。

9。根据权利要求8，在声音检测中应用了压电性声音传感器，其中声音检测中的测试系统包括一个压电性声音传感器，计算机，源表和扬声器。

10。根据权利要求9，在声音检测中应用了压电性声音传感器，其特征是砂纸网格的数量为400网格，当静电纺丝为30分钟时，压电性的声音传感器可以识别出区别的声音。频率为20-4000Hz。

技术摘要

本发明属于传感器领域kaiyun全站app登录入口，并披露了一个压电性的声音传感器及其制备方法和应用，以解决传统声音传感器的刚性和笨重特征。在本发明中，压电性声音传感器包括柔性底物，敏感层，二物质电极和隔离层。使用二维Mxene作为导电材料，通过模板打印方法作为敏感层制备了具有仿生微孔工艺结构的MXENE膜。通过将基于MXENE的柔性基质膜作为柔性底物作为柔性的微孔过滤膜，通过将MXENE胶体溶液喷在柔性底物上，制备了基于MXENE的柔性间质电极；并在电极和敏感层之间旋转PVA隔离层。通过将带有PVA隔离层面对面的数字电极放置在面对面上，制备了压电性声音传感器。在空气中传播过程中声音产生的压力波将由传感器检测到其自身电信号的变化，从而识别外部声音信号。这解决了诸如刚性和携带传统声学传感器的困难之类的问题，并且在生产方面价格便宜，结构简单。

技术研发人员：Liu Weijie，Gao Mengyao，Guo Haizhong，Chen Kun，Xing Haonan，Liu Xiaoqing，Sun Huili

受保护的技术用户：郑州大学

技术研发日：

技术公告日期：2024/10/10