新型柔性太赫兹相机实现复杂物体形状的安全精准检测
数字时代,“物联网”设备(嵌入软件和传感器)广泛应用,包括无线设备、自主机械、可穿戴传感器、安防系统。因结构复杂,需仔细审查以评估安全性和实用性、排除缺陷,同时必须避免检测过程损坏器件。
太赫兹(THz)成像基于 0.1–10 THz 频率辐射,凭借高穿透、高分辨、高灵敏度,成为快兴起的无损检测手段。但传统 THz 相机笨重刚性,难成像不平表面;成本高、传感器配置缺乏通用性,不切实际,亟需更适应性强的传感器。
东京工业大学川野幸男副教授团队填补这一空白,设计出柔性独立式 THz 传感器阵列,可成像不规则物体的盲端。
“鉴于测试物体形状、结构、尺寸多样,相机设计和传感器必须适应不同配置。我们开发了一种简单低成本的制造方法,生成形状可调的 THz 相机。”川野博士说。
科学家知道传感器材料需在 THz 波段有良好吸收,且将发射转为可检测电信号的效率高。因此选用碳纳米管(CNT)薄膜,兼具良好机械强度和柔性。将 CNT 溶液经真空通过带激光诱导狭缝的聚酰亚胺薄膜和滤膜。干燥后,CNT 溶液在图案化聚酰亚胺薄膜层间形成独立悬浮结构。进一步开发基于 CNT 薄膜阵列自组装及其两端形成电极的简单制造工艺。
在图案化聚酰亚胺薄膜上蒸发金属电极。这些工艺生成含多个相机的 THz 相机贴片片。有趣的是,改变过滤条件可改变悬浮 CNT 薄膜结构,从而调整摩擦力,使工艺可定制。
贴片片可剪成更小的便携/可穿戴传感器,贴附测试物体表面以获得更好覆盖。研究人员演示了工业应用:检测并可视化树脂中的裂纹、杂质、聚合物涂层不均,以及弯管内的污泥,凸显其在质量控制操作中的潜力。
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