利索能及
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专利号: 201910764283X
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种流体监测的智能管道,其特征在于,包括:管道、数据采集模块、数据处理模块、无线发射模块、无线接收模块、显示屏和供电模块。所述供电模块、数据采集模块、无线发射模块依次连接,所述数据采集模块垂直固定于管道内壁,所述供电模块和无线发射模块密封固定于管道内侧上壁;所述无线接收模块、数据处理模块、显示屏依次连接,固定于管道外侧。所述数据采集模块采集管道内流体的力电信号,经无线发射模块发射,由无线接收模块接收力电信号,再经数据处理模块信号处理将力电信号转化成流速数据,最终由显示屏显示。

所述数据采集模块为压电/压阻双模式柔性传感器,所述传感器包括压电层和压阻层;

所述压电层由具有微结构的压电复合薄膜,以及喷涂在复合薄膜上金电极构成;所述压阻层是由喷涂在具有微结构的金电极表面和具有微结构的PDMS的石墨烯薄膜构成;所述微阵列结构为正四棱台微阵列,所述阵列上底面边长与下底面边长的比值k与阵列高度h满足:其中, 为第一变量,具体为

为第二变量,具体为

为第三变量,具体为 cij、eij和kij分

别是弹性劲度常数、压电应力常数和介电常数;a2为正四棱台底面边长;F表示为压力,t为时间,R为电压表内阻,V为压电层的输出电压。

2.根据权利要求1所述智能管道,其特征在于,所述正四棱台微阵列优选为金字塔形微阵列。

3.根据权利要求1所述智能管道,其特征在于,所述正四棱台微阵列高度优选为h=40μm。

4.根据权利要求1所述智能管道,其特征在于,所述压电层的正四棱台微阵列通过以下方法制备:(1)将1g BTO纳米颗粒浸泡于10mL H2O2,在90℃条件下浸泡6h使BTO纳米颗粒表面改性,烘干得到h-BTO粉末。

(2)取步骤(1)制备得到的h-BTO粉末0.025g,溶解于10mL的DMF中,同时取0.225g P(VDF-TrFE)粉末溶解于另一份10mL的DMF中,随后将两份DMF溶液混合均匀;

(3)将步骤(2)中的混合溶液旋涂在具有正四棱台微阵列的硅模板上,硅模板尺寸为

1cm×1cm,恒温干燥至固化成膜,再在120℃下退火处理2h随后降温,冷却到室温后,将复合薄膜从硅模板上剥离。

(4)将步骤(3)得到的复合薄膜的两个表面分别镀上100nm厚度的金电极,分别连接一根引线,制备得到具有正四棱台微阵列的压电薄膜。

5.根据权利要求1所述智能管道,其特征在于,所述压阻层的正四棱台微阵列通过以下方法制备:(1)将PDMS与固化剂按照质量比10:1混合均匀,真空除气泡;

(2)将除去气泡的PDMS旋涂在具有正四棱台微阵列的硅模板上,硅模板尺寸为1cm×

1cm,恒温干燥至固化成膜,并从硅模板上剥离;

(3)将10mL 0.75mg/mL石墨烯溶液滴涂至具有微阵列的PDMS表面和金电极表面,并烘干,分别在石墨烯表面引出一根引线,得到具有正四棱台微阵列的压阻层。