冲突纳米发电机(TENG)作为一项新式技能,在传感范畴展示了巨大潜力。水下甚低频(Very Low Frequency, VLF,低于100 Hz)声波信号,因为其波长较长,可以穿透较深的海水,可用于海底资源、海底地震预报等范畴,但是,现在压电水听器在VLF频段仍然缺少满足的灵敏度。为处理这一问题,该研讨开发了一种立异的非触摸式冲突电传感器,其共同的螺旋起浮电极结构完成了最高100 V/g的灵敏度,是商用压电传感器的500倍。非触摸规划与集成结构显着提升了其耐用性,通过30万次循环测验功能仍然保持稳定。该传感器还展示出优异的加速度线 %)和频率一致性,与理论剖析相吻合。该传感器被进一步制备为水听器,专心于甚低频的水下声波监测。依据实践的水下测验成果,在10至100Hz频率规模内,它的灵敏度明显优于商用8105水听器,在65Hz时,灵敏度提升了31.7dB,并展示出优异的方向性。该作业凭仗低频高灵敏度和杰出的耐用性,展示了在水下声学监测等范畴的宽广使用远景,进一步拓宽了冲突纳米发电机在实践场景中的使用。
(a) 水文丈量与地质资源勘探示意图。(b) SFE-TEVS 结构的3D爆破视图。(c) 其剖面图。(d) 起浮电极的振荡状况示意图。(e) SFE-TEVS 的什物相片。
(a) 在0.2g加速度、100Hz下,不同粗糙度(500目、1000目、2000目)及电荷注入后的功能增强作用。(b) 在0.2g加速度、65Hz下,SFE-TEVS与压电传感器的功能比照。(c) 在0.2g加速度、10至100Hz频率规模内,SFE-TEVS与压电传感器的功能比照。(d) 在0.2g加速度下,SFE-TEVS从10至1000Hz的频率响应曲线]中的冲突电振荡传感器的灵敏度比照。(f) 在0.2g加速度、100Hz下,不同视点的输出功能。(g) 在0.1至1.9g加速度、100Hz下,加速度的线Hz下,SFE-TEVS在30万次循环中的稳定性。
(a) 选用有源地震技能勘探地下资源和制作地下地质结构的示意图。(b) 在1-5Hz频率规模、0.1g加速度下,SFE-TEVS的输出信号。(c) 监测空气压缩机振荡的相片。(d) 机器启停状况下生成的信号。(e) 选用PU密封的SFE-TEVS与规范8105水听器的相片。(f) 水下灵敏度与方向性测验设备示意图。(g) SFE-TEVS与规范8105水听器的灵敏度比照。(h) SFE-TEVS的方向性。
论文榜首作者为上海交通大学材料科学与工程学院2023级硕士生李源,郭益平教授为通讯作者,其他合作者包含李其超,马雄超及李兴佳,研讨作业得到了上海交通大学“深蓝方案”重点项目(SL2022ZD103)的支撑。