Nanomatériaux fonctionnels à faible dimensionnalité pour la détection de pression et de tension
Low-dimension functional nanomaterials for the detection of pressure and strain
Graphène
Capteur de pression
Capteur de déformation
Ressort moléculaire
Surveillance de la santé
Graphene
Pressure sensor
Strain sensor
Molecular spring
Health monitoring
620.11
660.2
Graphène
Matériaux -- Fatigue
Capteurs de pression
Matériaux
Jauges de contrainte
Internet des objets
Systèmes d'identification par radiofréquence
L'objectif de cette thèse a été la conception chimique et la fabrication de capteurs de pression/déformation avec des matériaux actifs pour une détection fine afin de surveiller la santé humaine. L'ingénierie de la compressibilité du matériau actif à travers des molécules modulables (telles un ressort moléculaire ou un polymère photorésistant) est la principale nouveauté de cette thèse. L'hybride graphène-molécule a d'abord été utilisé comme matériau actif de détection de pression dans lequel la sensibilité peut être réglée en modifiant la rigidité des ressorts moléculaires. Une stratégie de conception similaire a été appliquée au capteur de déformation basé sur le réseau AuNPs-TEG, dans lequel le signal de détection peut être transmis via un système RFID sans fil. Dans le dernier projet, la résine photosensible a été utilisée pour fabriquer un capteur de pression hybride à base de graphène possédant une sensibilité réglable par irradiation UV. Dans l'ensemble, cette nouvelle conception de maté riau de détection de pression/déformation a fourni une méthode efficace pour fabriquer des capteurs de pression/déformation très sensibles. Les caractéristiques supplémentaires de l'appareil telles que la faible consommation énergétique (tension de fonctionnement de 0.2 V), le processus de fabrication à grande échelle, les matières premières disponibles commercialement, le faible coût de production et, plus important encore, la détection sans fil, en font un candidat attrayant pour les applications technologiques portatives contrôlant la santé, pour des dispositif de surveillance, dans la robotique de détection multi-mouvement et pour l’IoT.
The aim of this Thesis is the chemical design and fabrication of pressure/strain sensor with delicately designed active sensing materials for human health monitoring applications. Engineering of compressibility of active material through tunable molecules (e.g. molecular spring, photoresist polymer) is the main novelty in this thesis. Graphene-molecule hybrid has been firstly employed as active pressure sensing material in which the sensitivity can be tuned by changing the rigidity of molecular springs. Similar design strategy has been applied on the AuNPs-TEG network-based strain sensor, in which the sensing signal can be transmitted through RFID system in a wireless manner. In the last project, photoresist has been utilized to fabricate hybrid graphene material-based pressure sensor possessing tunable sensitivity by UV irradiation. Overall, this novel design of pressure/strain sensing material has provided an effective method to fabricate highly sensitive pressure/strain sensors. The additional device features such as low power consumption (0.2 V operating voltage), large-scale fabrication process, commercially available raw material, low cost, and more importantly, the wireless sensing, make it an appealing candidate for the technological applications in wearable health monitoring device, multimotion detection robotic and IoT.
Electronic Thesis or Dissertation
Text
en
PDF
16749668
Université de Strasbourg
Strasbourg
2021-12-31
https://theses.hal.science/tel-03497829
application/pdf
16169884
https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2020/HUANG_Chang-Bo_2020_ED222.pdf
http://www.theses.fr/2020STRAF005/abes
https://theses.hal.science/tel-03497829
https://theses.hal.science/tel-03497829
https://theses.hal.science/tel-03497829
Huang
Chang-Bo
1990-09-29
CN
259202940
https://theses.fr/2020STRAF005
2020STRAF005
https://doi.org/10.70675/559ebb14z1029z4d49z9382z2d87b5988151
2020-05-20
Chimie
Strasbourg
131056549
Doctorat
Docteur es
non
oui
Samorì
Paolo
MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1
109288335
Ciesielski
Artur
MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2
151349363
Bianco
Alberto
MADS_PRESIDENT_DU_JURY
111191211
Samorì
Paolo
MADS_MEMBRE_DU_JURY_1
109288335
Ciesielski
Artur
MADS_MEMBRE_DU_JURY_2
151349363
Bianco
Alberto
MADS_MEMBRE_DU_JURY_3
111191211
Beljonne
David
MADS_MEMBRE_DU_JURY_4
181088444
Mas-Torrent
Marta
MADS_MEMBRE_DU_JURY_5
25920420X
Geerts
Yves H.
MADS_MEMBRE_DU_JURY_6
259204315
Beljonne
David
MADS_RAPPORTEUR_1
181088444
Mas-Torrent
Marta
MADS_RAPPORTEUR_2
25920420X
École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
MADS_ECOLE_DOCTORALE_1
156504081
Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Strasbourg)
MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1
157760227
207480
ddc:620
ddc:660
Samorì
Paolo
Ciesielski
Artur
Bianco
Alberto
Samorì
Paolo
Ciesielski
Artur
Bianco
Alberto
Beljonne
David
Mas-Torrent
Marta
Geerts
Yves H.
Beljonne
David
Mas-Torrent
Marta
École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Strasbourg)
PDF
16749668
confidentialité 2020-05-20 2021-05-20
confidentialité 2020-05-20 2021-05-20
confidentialité 2020-05-20 2021-05-20
confidentialité 2020-05-20 2021-05-20