近年来,非触摸式传感器因其共同的优势,成功避免了在获取信号过程中与外部环境的物理触摸,有用预防了生物污染、化学污染和机械磨损等问题,显着提高了传感器的长时刻牢靠性和惯例运用的寿数,然后遭到国内外学术界和工业界的广泛重视。但是,现有非触摸式传感器对外接电源的需求、以及其较差的机械功能、较低的输出功能和昂扬的本钱等问题,约束了其广泛使用。
近期,太原理工大学电子信息与光学工程学院张虎林教授团队从热电凝胶器材规划和非触摸式无源传感两方面下手,制备了一种集光热电转化于一体的非触摸式无源有机水凝胶传感器,助力于才智农业的构建。该电子器材以PVA作为水凝胶网络,DMSO/水为二元溶剂,经过快速冻融法制备,其间Cu/Cu2+作为氧化复原电对,进行热电转化。因为水和DMSO之间有强氢键,有机凝胶表现出杰出的机械、抗冻和抗枯燥功能,并在 253 K 至 333 K 的温度范围内保持稳定的热电功能。在铜电极上引进PDMS/CuO复合结构,有助于使用CuO的宽带光吸收和高导热性进行相对有用的光热转化。光热层和热电层拼装成对称的三明治结构,使用其高效光热电转化以完成非触摸式无源传感(图1)。在模仿的太阳光(1 kW m-2)的照射下,观察到有机凝胶的最大温差为14.8 K,稳定开路电压为15.2 mV。鉴于这些杰出的归纳功能,有机凝胶能够直接用于长途操控温室电气开关,包含植物成长灯、喷壶和喷雾器。一起,光照时刻不同,发生的呼应电压也不同,可用于无线信息传输。此外,它还可用于长周期无源监测温室太阳能强度,有利于更好地优化和办理作物成长。因而,该凝胶器材无需额定电源供电或非间触摸摸便能完成智能操控,为树立未来才智农业供给了牢靠的根底。
该效果是张虎林教授团队关于凝胶热电器材研讨的最新进展之一,这项作业构想了根据光热转化和热电转化技能于一体的非触摸式自供电电子器材在才智农业中的宽广远景。自2021年以来,张虎林教授团队制备了一系列根据不同聚合物网络和氧化复原对的热电凝胶器材,并致力于开辟凝胶热电器材的使用场景,取得了一系列重要研讨效果。