电容式水分析仪

点击此处可了解更多产品详情：粮食水分测量仪　　随着科技的不断发展，粮食水分测量仪在农业生产中得到了广泛的应用。该仪器利用物理和化学方法，快速准确地测量粮食的水分含量，为农业生产提供了重要的参考依据。　　　　一、粮食水分测量仪的原理　　　　粮食水分测量仪的原理主要基于电学和近红外原理。电学方法主要利用粮食的导电性与其含水量的关系，通过测量粮食的电导率或介电常数来推算其水分含量。近红外原理则是利用近红外光谱技术，通过分析粮食对特定波长光线的吸收和反射特性，来推断其水分含量。　　　　二、电学方法原理　　　　电学方法中，常用的有电阻式和电容式两种。电阻式水分测量仪利用粮食的导电性，通过测量电阻值与水分含量的关系来推算水分。电容式水分测量仪则是利用粮食的介电常数与其含水量的关系，通过测量电容值来推算水分。　　　　三、近红外原理　　　　近红外光谱技术是利用粮食中水分子对近红外光线的吸收特性来推断水分。该技术具有非破坏性、快速准确等优点，但也存在着对样品颜色、颗粒大小等因素敏感的问题。为提高测量的准确性和稳定性，常采用光谱预处理、多元回归等方法进行校正和优化。　　　　四、粮食水分测量仪的应用与发展趋势　　　　粮食水分测量仪在农业生产、粮食储存和加工等领域有着广泛的应用。通过准确测量粮食的水分含量，可以指导农业生产和储粮工作，避免因水分过高导致霉变或水分过低影响口感等问题。未来随着科技的不断进步和应用需求的提高，粮食水分测量仪将向着更加智能化、高精度、快速响应等方向发展。同时，随着物联网技术的普及，粮食水分测量仪将与智能农业系统相结合，实现远程监控和智能化管理，进一步提高农业生产效率和管理水平。　　　　五、结论　　　　粮食水分测量仪作为一种快速、准确的测量方法，对于农业生产具有重要意义。了解其工作原理和应用特点，有助于更好地选择和使用适合的水分测量仪，为农业生产提供科学依据。未来随着技术的不断创新和发展，相信粮食水分测量仪在农业生产和科研领域将发挥更大的作用，为实现农业现代化作出积极贡献。【新品主推】粮食水分测量仪的应用与发展趋势

肇始：1954年，随着马歇尔计划的顺利结束，二战期间饱受重创的欧洲的各个行当开始迎来复兴。像作为英国传统的羊毛生意也再度兴旺起来。但马上，羊毛商人们发现因为二战中壮年劳动力的损失造成了人力成本上涨，在挑选羊毛时不得不引入更先进的检测手段。在影响羊毛质量的各个环境参数中，湿度是一个比较关键的指标，直接关系到羊毛的细度、初始模量、断裂伸长率、弹性回复率和压缩回弹性能等等，所以羊毛商们开始寻找一个能够测量湿度的仪器。一个英国皇家空军退伍的前无线电工程师接下了羊毛商的这一任务，莱纳德肖恩（LEONARD SHAW）先生是个类似于发明电灯的爱迪生那样的，集理论和动手能力于一身的通才，与其他着迷于光学魔术和电磁感应的同行的不同，他的目光落到了最基本的电容上，简单的说，每种材料引起电容改变的介电常数不同，他所需要的就是找出一个最合适的材料，最终选定的是氧化铝，作为湿敏元件，氧化铝的反应非常迅速，当水蒸气浓度从10000微克/升降至10微克/升时，t63（量程的百分之63）?小于5秒钟。剩下就是并且解决设备体积的问题。电容类传感器的传统制作方法是是将铝等金属箔当成电极和塑料薄膜重叠后卷绕在一起，体积不会小，还沉。在花了几年功夫，肖恩先生依靠英国当时世界前茅的材料和理论指导，在氧化铝上面蒸镀上了一层很薄的金属以做为电极，省去了电极箔的厚度，缩小电容器单位容量的体积，不但实现了良好的测量性能还获得了小型化的传感器。 肖恩先生在反复试验后他弄出了一款能够稳定测量-60度以上湿度，重量轻，反应速度快的的分析仪，于是大名鼎鼎的肖氏分析仪在1960年开业了。羊毛商一用起来，发现肖氏的露点分析仪不单反应快，还皮实，马上大范围应用起来，为肖氏赢得了最初的用户和良好的口碑。同时随着苏格兰北海油田的开发，石化等其他行业也纷纷用起肖氏的露点仪，发现这款仪表的便携表尽管扔有些笨重（毛重7.5公交，中国女性长时间拎着够呛），受材料限制，肖氏氧化铝传感器的也有些缺陷，比如测-60°以下很吃力，但抛开这些缺点，肖恩先生发明的这款仪表无疑是划时代的作品，里面一些如干燥腔这样实用设计一直应用到了现在。 典型的肖氏分析仪，1960年到现在没怎么变过 干燥腔，可以提高便携露点分析仪的反应速度，合格便携露点的标配在肖氏崛起的同时，一直在英国剑桥大学的卡文迪许实验室工作的湿度的安德鲁密析尔（Andrew Michell）另辟蹊径，绕开了氧化铝电容法传感器的专利屏障，通过烧制等工艺，研究出了厚薄膜法的陶瓷电容法露点分析仪。 这家伙一下子能够测量到+20到-100度的露点了，而且由于是陶瓷材质，相对来说耐高温性能更好，缺点是比起氧化铝来反应速度是龟速… … 密析尔公司从这个技术起家，后来推出了各种工业露点产品，后来更是被跨国巨头PST收购，和掌握高湿度测量的罗卓尼克等公司成为队友，组成了分析仪表行业的一大阵营。除了这俩英国露点分析的两个代表企业，像希仕代（Systech）、阿尔法（ALPHA）等等一大波公司也都在以氧化铝传感器为主，也有做硅传感器的马纳里可（Manalytical）等以小众传感器为核心的公司。除了英国之外，美国是当时露点分析仪发展蕞快的国家，其中冷镜法露点分析仪是他们的强项。在1965年的时候，有一家EG&E（现在是世界五百强珀金埃尔默PERKINELMER）旗下的小公司，美国的爱迪泰克公司发明了冷镜式露点仪，比起靠间接转换得到数据量的电容法，直接测量得出读数的冷镜法无疑更受欢迎。原理很简单啦，大家见过镜子上的露珠吧，冷镜法就是测镜子上露珠的一种方法。一个镜面，配上使用冷凝器（发明的时候和老式冰箱的压缩机差不多）后，被冷却至被测气体的露点温度。当温度降低到样气露点时，镜面会形成冷凝。一个由光电探测器组成的电光回路检测冷凝的形成。镜面反射光强度减少量，作为仪表控制电路的冷却功率的反馈输入，这样镜面就被控制在平衡状态中。蒸发速度与冷凝速度以相同的速率发生。此时温度计测量的镜面温度就等于被测气体的露点温度。 除了爱迪泰克，美国仪表圈里几个巨头比如热电（Thermo Fisher Scientific赛默飞世尔）、阿美泰克、GE（通用电气）、cosaxentaur也都相继开发了冷镜、电容法的相关产品，并且依托美国的整体工业体系实现了对其他国家的碾压，但是大公司有大公司的问题，下面讲几个例子。以cosaxentaur举例，这家以热值仪为主打产品（客户遍及美国各大天然气和石油公司），在1996年的时候，一批出身NASA、格鲁曼等知名科研单位的工程师（很多都是双硕士学位的人才）带动下，开发了自己的深特（xentaur）牌子的氧化铝露点传感器，比起肖氏来涂层更薄，反应更快。 深特搭配了cosaxentau强大的营销体系，和GE所属的巴纳（panametrics）在20世纪末成为美国市场蕞大的两家露点分析仪表公司。但是正如老对手panametrics被GE收购后就沦为三线品牌，后来更转入GE合并后的贝克休斯（Baker Hughes）之下一样，丧失了自主能力。在21世纪初，风光一时的 cosaxentau也被PSI集团收购，成为这个分析行业巨头底下的子公司，而深特作为一个小众品牌在整个集团体系内相当于囊尾的角色，多一个不多少一个不少，自然就造成包括全球售后资源的分配等等问题，进而导致了公司内部人才的流失。这些从深特出来人才，属于冷战末期美国培育出来的科技精英的一份子（打了这么多年怪怎么说也是一身金装了），手底下自然是有两把刷子的，他们成立的菲美特（phymetrix）公司反而摆脱了之前的限制，在原有传感器基础上推陈出新，造出了目前工业领域实用化阶段能够做到的蕞高精度的氧化铝传感器。他们的秘诀就是四个字，更薄，更密。 传感器优化后，分析仪本身的重量也就下来了，菲美特便携表的重量只有肖氏的三分之一左右（2.85KG），比较适合逐渐老龄化且有大量女性职工的中国工业。 所以说大公司有大公司的好，小公司有小公司的优势，特别是科技主导型企业，小公司往往更有冲劲，像专精冷镜露点的瑞士MBW，还有芬兰的维萨拉都可以说是分析仪器厂家里面的小巨人。冷镜讲过了，就不多讲MBW了，给大家说说芬兰，大家知道芬兰靠近北极芬兰人对温度这些攸关小命的指标可是异常关注，随着二战的结束，维萨拉从无线电探空仪做起，很快就点满了大气温度、湿度测量的科技点，发明创造了很多独门武器，在高湿领域吊打无数巨头，像在湿度分析方面，他们在1973就开发出了世界上第一个高分子聚脂薄膜Humicap。采用高分子薄膜被放置于两个导电电极之中的结构。传感器表面被多孔隙的上电极覆盖以防止被污染,且能暴露在冷凝状态中。下电极典型材料为玻璃和陶瓷。 这种传感器好处是测量-60度以上的露点温度快而且准，也比较皮实，在各行各业都有应用。缺点是-60度以下没法用。至于石英晶体震荡，光腔衰荡，五氧化二磷，光纤等等测量原理相对来说用量和适用性限制比较大，就不专门介绍了，毕竟本篇是简史，大家有个这几样蕞大的毛病是“贵”这个概念就行。 博泰克HYGROPHIL HCDT水烃露点分析仪 总之，到了20世纪头十年，国外工业的露点分析仪最能打大概是以下这几家：冷镜式露点仪：爱迪泰克、MBW、密析尔氧化铝电容法：肖氏、深特、菲美特、巴纳陶瓷电容法：密析尔硅电容法：马纳里可光腔衰荡：泰格（TIGER）、米寇（MECCO）、光能高分子薄膜：维萨拉光纤：博泰克五氧化二磷：DUMAT、CMC激光法：DF 国内露点分析仪发展及问题 上世纪五十年代的“156项重点工矿业基本建设项目”是现代中国工业体的骨架，为了配套这些大项目，国内建立了北分、南分、川仪、成都厂等国企分析仪器厂，并完成了一些简单的露点分析仪器的研制。而随着上世纪70年代，合成氨和大量石化、天然气项目的建成，湿度、露点分析仪器的重要性就逼着国内仪表人寻求国外的资源。 早在1974年。由第一机械工业部技术情报所出版，北京分析仪器研究所等单位牵头的《分析仪表》一文中，对欧美日苏等国的分析行业及顶尖分析仪器公司做了分析，并在文章末尾，用一页篇幅提到了湿度计及水份计。 当时国企能够自产热磁氧、热导分析仪等仪表（现在还靠这些产品吃饭… … ），但一些高精尖的仪表如不分光红外分析仪和激光分析仪等，自产缺乏时间、金钱和人才，只能走进口全套技术的路线（日本在1970年代也是这么做的，日本吸收后二次开发很强，像横河和岛津就是青出于蓝了。），并随之建立了北分-麦哈克等合资企业。 相比其他分析仪器，湿度和露点上的分析仪，国内和其他国家在1970/1980年代差别还不是很大。 1979年出版的《痕量水分仪》上提到的国内电解法水分测定仪：我国生产的电解法水分测定仪型号生产厂家USI-21USI-1WS-1WS-2HS74-1北京分析仪器厂成都分析仪器厂兰州化学工业自动化研究所旅顺元件厂沈阳热工仪表厂在1982年，由兵器工业部和中国计量科学研究院研发的数字型冷镜露点仪SH-81就定型了。指标还挺不错：测量范围：+20°C~-80°C露点温度； 精度：≤±1°C；准确度：±1°C（-30°C~-70°C露点温度）； 使用环境：0°C~+40°C、相对湿度≤30%；样气流量：400毫升/分（蕞大值不宜超过500毫升/分） 电源：交流220V±20V、50HZ；功耗小孩：300VA； 显示形式：三位数字显示，+-极性，固定小数点，°C；外形尺寸：420（长）×230（高）×210（宽）毫米； 重量：《12.5公斤同年，中国科学院上海冶金研究所研究的WS-Ⅰ型也完成了从氧化铝电容法传感器到仪表电路的一整套设计，并做了各项测试，向市场推出。诸种气体水含量测量结果（露点°C） 气体仪器WS-1型2WS-1型0WS-1型1露点仪高纯氢-分子筛-液氮冷冻-106.5-104.7——-103.0高纯瓶，氮-62.6-60.7——-63.7高纯瓶，氢-50.8-49.5——-49.0普通瓶，氮-28.2-29.8-29.3液氮冷冻纯氢与普氢混合气-74.4-72.3——-71.5高纯瓶，氢-50.8-49.3——高纯瓶，氩（68大气压）————-64.0——高纯瓶，氩（50大气压）————-68.0-69.2——普通瓶，氢——-36.7——-37.0但正如后来国产分析仪表都面临的问题一样，国内的露点分析仪器厂家面对的不仅仅是国外分析仪表厂家的竞争，而是一个工业体系的全方位碾压。 在低端市场，如-60°C以上领域，中国白城兵器实验中心人员写的《湿度测量体制历史和现状分析及建议》一文中就写到：“实验证明，氯化锂湿度传感器完全可以在低温条件下使用，以替代毛发湿度表。这就形成了新的湿度测量体制，0℃以上用电测通风干湿表，0℃以下用氯化锂湿度传感器。在总参气象局的支持下，长春仪器研究所利用这些电测温湿传感器研制成功了温湿遥测仪和机场自动观测系统并进行了设计定型试验，这2种自动观测的研究成功，使军队首先实现了地面气象观测的自动化和遥测化。后来的发展出人意料，芬兰的湿敏电容传感器逐步进入了中国气象局和军队的自动气象观测系统，原来形成的湿度测量体制被打破。” 国产直接出局，这就是维萨拉进入中国市场后迅速占领市场，80年代仪表市场进口品牌攻城略地的一个缩影。 像在天然气领域，华北石油管理局勘测设计院1986年时发表的文章，就指出：“… … 为确保上述要求，我们除在输气首站的轻油回收装置中严格控制脱水温度外，还在首都与门站设置了天然气水露点分析仪，在线连续检测外输天然气的露点。当天然气露点高于规定值时，仪器可自动报警，提醒操作人员及时调节有关参数。电容式水露点分析仪从英国肖氏公司引进… … ”。 可见1986年北京天然气管道就用肖氏了，从那时起国内能源行业进口仪表就占比巨大、上世纪80年代到90年代，大量的外资气体厂如AP、林德，石化如壳牌、美孚等进入国内，它们的工厂往往都是在国外选型，带来的仪表全部是进口品牌，根本没有国产仪表的空间。 利润丰厚的气体和石化领域做不了，国产做做低端也遇到了问题，问题，蕞突出的有四个：没人才，配不起鞍，良品率过低，简配过度。 很多厂子认为露点传感器没啥难度，道理书上都有，但是后来发现不行。首先国内仪表研发人员从根上就少，其次一个仪表研发人员起码要在行业里待十年左右才能独当一面，放到分析行业要求就更多了，流体、电路、机加、编程、工艺流程都要懂，要求极高。 剩下的少部分继续玩仪表的，也在21世纪中国的环保监测行业崛起后，转向红外分析和激光分析等赚钱的领域，只有屈指可数的院校、军工相关研究所和单位还有露点传感器的研发人才。 而添置设备的巨额资金，也是仪表厂商无法承受的，很少有厂商会购买冷镜露点仪、湿度发生器等设备。核心传感器需要的大量试错实验也打消了很多厂商的自研勇气。 同时自产传感器的良品率比较低，相比之下，国外品牌通过巨大的销售量（维萨拉的传感器是以万计的）抹平了制造中成本，而国内企业最大的几家湿度传感器制造商能有上千个销量已经不容易了。同时国外企业的积累经验多，品控比起国内好很多，起码很少发生货到现场一上电不能用的，售后成本比国内好很多。国内很多湿度传感器生产测试过了，现场一用就出问题，很容易导致口碑崩盘。 最后一个简配问题，实际上是国产仪表技术上落后，导致只有靠降低商业费用和产品质量、人工待遇和进口仪表竞争的通病，只不过露点分析仪器行业特别突出，加上很多用户不想掏钱，造成一直用低配仪表，没有各种补偿，更显得国内仪表不如进口的好了。 这四个问题直接导致了国产露点分析仪无法和进口同类产品竞争，尤其是像维萨拉、密析尔、GE等都在国内设立了露点传感器校准中心，缩短售后流程后就更是严重了。 当然，其实国产的露点分析仪事业也没到满盘皆输的地步。 首先，虽然自我造血能力差，但国内有着巨大市场（像国内气体行业大概是世界气体行业的百分之十几，要配很多很多露点分析仪），自然有懂行的介入，像光腔衰荡分析仪的领军人物，国家千人计划的特聘专家阎文斌博士就回国成立了内蒙古光能科技仪器有限公司，一下子让国内像光腔衰荡分析仪从无到有，直接进入世界*流水平。 第二，国内分析仪表毕竟有不弱的底子，除了欧美日外，基本处于第二梯度，靠必须用国产仪表的军工和航天等产业支持，这些年还是制造出了性能虽然和国外还是有差距，但相当一批可靠的仪表，（主要是冷镜分析仪，比如海军航空工程学院的YH98和约克仪器的DPT-8000）。随着市场的扩大和自身技术的进步，相信原本只见于军工科研单位的这些仪表会进入一般工业市场。 第三，借着国内大力发展环保监测行业的东风，聚光、雪迪龙、先河等公司崛起带动了整个分析仪器行业的人才流动、技术革新和资金积累（。直观体现在湿度和露点分析仪上，就是终于有企业肯砸真金白银弄个CNAS实验室（南京埃森、约克仪器成都分公司）了，起码能够保证自己校准自己的传感器，不像其他国内同行要是传感器坏了一般只能靠经验判断，弄不好就只能弄不明白了。 南京埃森实验室图，转载于南京埃森官网 约克仪器实验室图，转载于约克仪器官网 第四，国外对手也不是没有他们自己的问题，像热电、GE等巨头，分析仪表在他们集团公司内只是很小的部门，更别说露点传感器了，加上他们习惯在产品成熟后砍研发靠专利权过日子，导致产品几十年都不带换代的，很多上世纪七八十年代成熟的产品现在还在销售，跟一直在进步的国产仪表比起来差距越来越小（材料学上的短板克服后会更小）。市场占有率大的如肖氏、深特，因为没有自己国内的售后维修体系，只能依靠代理商，当代理商自己没有实验室的时候，售后就是个问题。还有个仿冒品的问题，像肖氏露点分析仪，从上世纪进入中国之后就没怎么变过外型，废旧外壳很多，有不少利欲熏心的商人就自己买传感器和壳子自己组装，导致市场上充斥大量假货，山寨水平还很高，从外形看简直以假乱真，直到用起来才会发现不对劲。并且因为最近贸易战的影响，外国品牌都在涨价，有的一年涨幅在35%左右，削弱了外国品牌的竞争力，也是国内品牌的一个好消息。 林林总总写了这么多，想必大家在阅读过程中都有这样那样的思考，作者就不越俎代庖做总结了。只有一个愿望，希望在不远的将来，看到仪表商TOP20这张图表上，有中国企业的一席之地。 注：在没有特别说明的情况下，上述结果是指公历年度。部分数据是根据2018年平均汇率换算得出的。a.公司对2019年3月31日结束的财政年度的估计。b.仅在该部门的仪器销售结果。 c.截至2018年10月31日止财政年度。d.截至2018年9月30日止财政年度。e.根据公司展望进行估算。来源：C&EN，公司数据

在过去十年中，离电器件（Ionotronics or Iontronics，离子-电子混合器件，即基于离子与电子协同作用的器件）因其固有的柔韧性，可拉伸性，光学透明性和生物相容性等优势引起了越来越多的关注。然而，现有的离电传感器由于器件结构简单、成分易泄漏，导致器件稳定性差，传感功能单一，极大地限制了实际应用。因此，设计制造性能稳定且具有多模式传感能力的离电传感器具有重要的工程应用价值。南方科技大学力学与航空航天工程系杨灿辉团队与机械与能源工程系葛锜团队，报道了通过多材料光固化3D打印技术一体化设计制造基于聚电解质弹性体的多模式传感离子电容传感器，解决了传统离电传感器稳定性差和功能性单一的问题，为可拉伸离电传感器的设计、智造与应用提供了新的解决方案。相关研究成果以“Polyelectrolyte elastomer-based ionotronic sensors with multi-mode sensing capabilities via multi-material 3D printing”为题发表在《Nature Communication》期刊。南方科技大学科研助理李财聪、博士生程健翔和何耘丰为论文共同第一作者，杨灿辉助理教授与葛锜教授为论文共同通讯作者。本研究得到了深圳市软材料力学与智造重点实验室和广东省自然科学基金等项目支持。如图1所示，受人体皮肤对于拉、压、扭及其组合等外力的多模态感知能力的启发，研究人员利用多材料光固化3D打印技术制备了具有多模式传感能力的离电传感器。传感器采用了聚电解质弹性体（PEE），其高分子网络中含有固定的阴离子或阳离子，以及可移动的反离子，具备抗离子泄漏的特性。在打印过程中，PEE材料与传感器上的介电弹性体（DE）材料之间通过共价和拓扑互连形成了牢固的界面粘接。图1. 皮肤启发的多模式传感离电传感器。(a) 人体皮肤内多种力感受器示意图。(b) 人体皮肤可以感知单一的力学信号如压拉、压、压+剪、压+扭。(c) 基于多材料数字光固化3D打印技术制备具有多模式传感能力的离电传感器。研究人员首先合成了一种名为1-丁基-3-甲基咪唑134-3-磺丙基丙烯酸酯（BS）的单体，作为聚电解质材料的组成成分之一，并与另一种名为MEA的疏水单体一起进行共聚。然后通过优化BS和MEA的比例，平衡聚电解质材料的力学性能和电学性能，从而优化传感器的性能，如图2所示。图2. 聚电解质弹性体的设计、制备与光学、力学、电学性能以及热、溶剂稳定性。如图3所示，研究人员进行光流变测试验证了所开发的PEE材料的可打印性。然后通过180°剥离测试，分别测量了3D打印和手动组装的PEE/DE双层结构的界面粘接强度。结果表明，3D打印的双层结构由于PEE和DE之间形成的共价键和拓扑缠结而具有强韧的界面，剥离过程发生了PEE材料的本体断裂, 粘接能达339.3 J/m2；相比之下，手动组装的PEE/DE双层结构界面弱，剥离过程发生了界面断裂，粘接能只有4.1 J/m2。在耐久度测试中，基于PEE的电容式传感器由于无离子泄漏可以长时间保持稳定的信号，而基于传统的LiTFSI掺杂离子的弹性体的传感器由于离子泄漏，信号持续发生漂移，直至发生短路。图3. 离电传感器的可打印性与性能。(a) PEE存储模量和损耗模量随光固化时间的变化曲线。(b) 固化时间与能量密度随层厚的变化关系。(c) 打印的PEE阵列展示。(d) 3D打印和手动组装的PEE/DE双层结构的180°剥离曲线。(e) 3D打印的PEE/DE双层结构本体断裂示意图。(f) 手动组装的PEE/DE双层结构界面断裂示意图。(g) 基于PEE和基于LiTFSI掺杂离子的弹性体的电容式传感器的ΔC/C0随时间变化曲线。(h) 基于PEE的电容式传感器无离子泄漏。(i) 基于LiTFSI掺杂离子的弹性体的电容式传感器离子泄漏示意图。3D打印技术为器件的结构设计提供了极高的灵活性。如图4所示，研究人员分别设计并一体化打印了拉伸、压缩、剪切、扭转四种不同的离电传感器，器件均具有良好的性能和稳定性。特别地，通过器件的结构设计，即可以实现传感器灵敏度的大幅度优化，例如通过在压缩传感器的介电弹性体层引入微结构可以将灵敏度提高两个数量级，又可以实现传感器灵敏度的按需调控，例如通过设计剪切传感器前端的轮廓线或扭转传感器的扇形区域数量可以分别实现不同相应的剪切传感器和扭转传感器。图4. 拉伸、压缩、剪切、扭转离电传感器。(a) 拉伸传感器原理示意图。(b) 电容-拉伸应变曲线。(c) 压缩传感器原理示意图。(d) 有/无微结构的压力传感器的电容-压力曲线。(e) 剪切传感器原理示意图。(f) 一种剪切传感器实物图。(g) 不同灵敏度的剪切传感器的电容-剪切应变曲线。(h) 剪切传感器的疲劳测试曲线。(i) 扭转传感器原理示意图。(j) 一种扭转传感器实物图。(k) 不同灵敏度的扭转传感器的电容-扭转角曲线。(l) 扭转传感器的疲劳测试曲线。如图5所示，研究人员进一步设计并一体化打印了拉压、压剪、压扭三种组合式离电传感器。组合式传感器最大的挑战之一在于不同传感通路之间相互的信号串扰，例如，当器件拉伸时，由于材料的泊松效应会导致垂直方向上的器件几何尺寸缩小，等效于压缩变形，导致拉伸激励引起压缩通道的信号变化。研究人员结合有限元模拟分析，通过合理的器件结构设计，有效地避免了不同通道之间的信号串扰。图5. 组合式离电传感器。(a) 拉压组合传感器示意图。(b) 器件实物图。(c) 拉压组合传感器等效电路图。(d) 单一传感模式下的器件信号。(e) 压缩激励下的电容-圈数变化曲线。(f) 拉伸激励下的电容-圈数变化曲线。(g) 拉压组合变形下的信号谱。(h) 压剪组合传感器示意图。(i) 器件实物图。(j) 压剪组合传感器等效电路图。(k) 单一传感模式下的器件信号。(l) 压扭组合传感器示意图。(m) 器件实物图。(n) 压扭组合传感器等效电路图。(o) 单一传感模式下的器件信号。最后，研究人员展示了一个由四个剪切传感器和一个压缩传感器组成的可穿戴遥控单元，并将其连接到一个远程控制系统，用于远程无线控制无人机的飞行，如图6所示。这个可穿戴遥控单元中的四个剪切传感器负责感知手部的手指运动，用于控制无人机的方向。而压缩传感器则用于感知手指的压力，控制无人机的翻滚。这种可穿戴遥控单元的设计可以实现人机交互，提供更加灵活的控制方式。图6. 组合式离电传感器用于无人机的远程无线操控。(a) 无人机控制系统示意图。(b) 组合式离电传感器中剪切传感模块工作模式示意图。(c) 剪切传感模块工作原理。(d) 传感器五个通道电容信号测试。(e) 指令编译逻辑。(f) 组合式离电传感器实时电容信号。(g) 不同时刻的无人机飞行状态。文章来源：高分子科技023-40583-5MultiMatter C1基于高精度数字光处理3D打印技术和独家离心式多材料切换技术，MultiMatter C1多材料3D打印装备可实现任意复杂异质结构快速成型，在力学超材料、生物医学、柔性电子、软体机器人等领域具有重要应用潜力。离心式多材料切换技术：独家开发的离心式多材料切换技术可实现高效材料切换和残液去除。离心转速可调，最高达8000转/分钟，60秒内即可完成多材料切换，单次打印多材料切换最大次数高达2000次，处于业内领先水平。可打印材料范围广：该设备支持粘度在50-5000 cps范围内的硬性树脂、弹性体、水凝胶、形状记忆高分子和导电弹性体等材料及这些材料组合结构的多材料3D打印，为不同行业和应用领域，提供了材料选择的灵活性。多功能多材料耦合结构实现：该设备可打印高复杂度、高精度、多功能、多材料耦合结构，支持同时打印2种材料，可打印层内多材料和层间多材料，且多材料层内过渡区尺寸在200μm以内，为复杂多材料结构制造提供高精度解决方案。