工业机器人传感器：压力传感器：高级压力传感器技术：微机电系统(MEMS)技术教程

工业机器人传感器：压力传感器：高级压力传感器技术：微机电系统(MEMS)技术教程1工业机器人的压力传感器概述1.1压力传感器在工业机器人中的作用在工业自动化领域，压力传感器是机器人感知环境和执行任务的关键组件之一。它们能够检测和测量压力，从而帮助机器人系统实现精确控制和安全操作。例如，在装配线上的机器人手臂使用压力传感器来监测抓取物体时的力度，确保不会对物体造成损害。在食品加工行业，压力传感器用于监测包装过程中的压力，以保证产品的质量和安全。此外，压力传感器还广泛应用于机器人在医疗、航空航天、汽车制造等领域的精密操作中，如监测手术机器人在操作过程中的压力，以避免对患者造成不必要的伤害。1.2压力传感器的分类与原理1.2.1分类压力传感器根据其工作原理和应用领域，可以分为以下几类：应变片压力传感器：通过测量材料因受力而产生的应变来间接测量压力。压阻式压力传感器：利用半导体材料的压阻效应，即压力变化导致电阻变化的原理来测量压力。电容式压力传感器：基于电容值随压力变化而变化的原理，适用于测量微小压力变化。压电式压力传感器：利用某些材料在受压时产生电荷的压电效应来测量压力。微机电系统(MEMS)压力传感器：结合微电子和微机械技术，体积小、集成度高，适用于需要高精度和快速响应的场合。1.2.2原理1.2.2.1应变片压力传感器应变片压力传感器的工作原理基于应变片的电阻变化。当应变片受到压力时，其形状会发生微小变化，导致电阻值发生变化。通过测量电阻的变化，可以计算出所受的压力大小。应变片通常由金属或半导体材料制成，具有高灵敏度和稳定性。1.2.2.2压阻式压力传感器压阻式压力传感器利用半导体材料的压阻效应。当半导体受到压力时，其内部的载流子浓度会发生变化，从而导致电阻值的变化。这种变化可以通过电路测量并转换为压力信号。压阻式传感器具有高精度和良好的温度稳定性，适用于需要精确测量的场合。1.2.2.3电容式压力传感器电容式压力传感器的工作原理基于电容值的变化。电容由两个导体和它们之间的绝缘介质组成。当压力作用于绝缘介质时，介质的厚度或介电常数会发生变化，从而导致电容值的变化。通过测量电容值的变化，可以计算出压力的大小。电容式传感器对微小压力变化非常敏感，适用于精密测量。1.2.2.4压电式压力传感器压电式压力传感器利用某些材料的压电效应。当这些材料受到压力时，会在其表面产生电荷。电荷的大小与所受压力成正比，通过测量电荷量可以计算出压力值。压电式传感器响应速度快，适用于动态压力测量。1.2.2.5微机电系统(MEMS)压力传感器微机电系统(MEMS)压力传感器结合了微电子和微机械技术，能够在微小的芯片上实现压力测量功能。它们通常包括一个微机械结构，如膜片或悬臂梁，以及一个用于检测结构变形的电子电路。当压力作用于微机械结构时，结构会发生变形，这种变形被电子电路检测并转换为电信号。MEMS传感器具有体积小、集成度高、成本低等优点，适用于需要高精度和快速响应的场合。1.2.3示例：应变片压力传感器的电路设计#示例代码：应变片压力传感器的简单电路设计

#应变片电阻变化模拟

defsimulate_strain_gauge_pressure(resistance,pressure):

"""

模拟应变片压力传感器的电阻变化。

参数:

resistance(float):初始电阻值。

pressure(float):应用的压力值。

返回:

float:受压后的电阻值。

"""

#应变片的电阻变化率

gauge_factor=2.0

#应变片的应变与压力的关系

strain=pressure/1000.0

#计算受压后的电阻值

new_resistance=resistance*(1+gauge_factor*strain)

returnnew_resistance

#初始电阻值

initial_resistance=1000.0

#应用的压力值

applied_pressure=500.0

#模拟受压后的电阻值

resistance_after_pressure=simulate_strain_gauge_pressure(initial_resistance,applied_pressure)

print(f"受压后的电阻值:{resistance_after_pressure}欧姆")在这个示例中，我们定义了一个函数simulate_strain_gauge_pressure来模拟应变片压力传感器的电阻变化。函数接受初始电阻值和应用的压力值作为输入，返回受压后的电阻值。我们假设应变片的电阻变化率(gaugefactor)为2.0，这意味着每单位应变，电阻值将增加其初始值的2%。通过计算应变与压力的关系，我们可以得到受压后的电阻值。这个简单的示例展示了应变片压力传感器的基本工作原理，即通过测量电阻的变化来间接测量压力。1.2.4结论压力传感器在工业机器人中的应用广泛，它们通过不同的工作原理实现对压力的精确测量。选择合适的压力传感器类型对于确保机器人系统的性能和安全性至关重要。应变片、压阻式、电容式、压电式和MEMS压力传感器各有特点，适用于不同的应用场景。通过理解这些传感器的工作原理，可以更好地设计和优化工业机器人的控制系统，以满足特定的工业需求。2微机电系统(MEMS)技术介绍2.1MEMS技术的基本概念微机电系统（Micro-Electro-MechanicalSystems，简称MEMS）是一种将微米级别的机械结构、传感器、执行器、电子电路等集成在单个芯片上的技术。它结合了微电子学和微机械学，利用半导体制造工艺，如光刻、蚀刻和薄膜沉积等，来制造微小的机械和电子系统。MEMS技术的核心在于其能够实现传统机械系统无法达到的小型化、集成化和低成本化，同时保持高精度和可靠性。2.1.1特点小型化：MEMS器件的尺寸通常在微米级别，这使得它们可以集成到各种设备中，而不增加额外的体积。集成化：MEMS技术允许将多种功能集成在单个芯片上，如传感器、执行器和信号处理电路，这提高了系统的整体性能和效率。低成本：大规模生产时，MEMS器件的成本相对较低，因为它们可以使用与集成电路相同的制造工艺。高精度和可靠性：MEMS传感器通常具有高精度和高可靠性，因为它们的制造过程非常精确，且在微环境中工作，减少了外部干扰。2.1.2应用领域MEMS技术广泛应用于汽车、消费电子、医疗、航空航天等多个领域，如加速度计、陀螺仪、压力传感器、微镜、微泵等。2.2MEMS技术在传感器中的应用2.2.1压力传感器压力传感器是MEMS技术中的一种重要应用，它能够测量气体或液体的压力。在工业机器人中，压力传感器用于监测机器人与环境或物体之间的接触力，以实现精确的力控制和安全操作。2.2.1.1工作原理MEMS压力传感器通常基于压阻效应或电容效应。压阻效应是指当材料受到压力时，其电阻会发生变化。电容效应则是指当两个电极之间的距离因压力而改变时，电容值也会随之变化。通过测量这些变化，可以计算出施加的压力。2.2.1.2设计与制造设计MEMS压力传感器时，需要考虑材料的选择、结构设计和制造工艺。常用的材料包括硅、金属和陶瓷。硅因其良好的压阻效应和易于微加工而被广泛使用。结构设计通常包括一个膜片，当受到压力时，膜片会发生变形，从而改变传感器的电阻或电容。制造工艺则涉及光刻、蚀刻和薄膜沉积等步骤，以精确地形成所需的微结构。2.2.1.3示例：基于压阻效应的MEMS压力传感器假设我们设计一个基于压阻效应的MEMS压力传感器，其核心是一个硅膜片，膜片下方有四个压阻电阻，形成一个惠斯通电桥。当膜片受到压力时，电阻值发生变化，电桥的输出电压也随之变化，从而可以测量压力。#假设的MEMS压力传感器数据读取代码示例

importtime

importRPi.GPIOasGPIO

#设置GPIO模式为BCM

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

#定义电桥的输出引脚

Vout=18

#设置引脚为输入模式

GPIO.setup(Vout,GPIO.IN)

#读取电桥输出电压的函数

defread_voltage():

#使用ADC读取电压，此处假设使用一个简单的模拟值

voltage=GPIO.input(Vout)

returnvoltage

#主程序

if__name__=="__main__":

try:

whileTrue:

#读取电压

voltage=read_voltage()

#假设电压与压力成线性关系，计算压力

pressure=voltage*100

print("压力:",pressure,"Pa")

#每秒读取一次

time.sleep(1)

exceptKeyboardInterrupt:

#清理GPIO设置

GPIO.cleanup()请注意，上述代码是一个简化的示例，实际应用中需要使用ADC（模数转换器）来读取模拟电压，并可能需要更复杂的信号处理算法来校准和补偿温度、湿度等环境因素的影响。2.2.2总结MEMS技术在传感器领域的应用极大地推动了工业自动化和智能化的发展，特别是在工业机器人中，MEMS压力传感器等器件的使用，使得机器人能够更加精确和安全地执行任务。随着技术的不断进步，MEMS传感器的性能将进一步提升，应用范围也将更加广泛。3MEMS压力传感器的工作原理3.1MEMS压力传感器的结构MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems)压力传感器是一种利用微机电系统技术制造的微型传感器，其核心结构通常包括一个微机械膜片和一个集成的电子电路。膜片作为压力敏感元件，当受到外部压力时会发生形变，这种形变被转换为电信号，由电子电路进行处理和输出。3.1.1膜片设计膜片通常由硅材料制成，具有高灵敏度和稳定性。其设计可以是悬臂梁、膜片或梳状结构，具体取决于所需的压力测量范围和精度。3.1.2电子电路电子电路负责将膜片的形变转换为可读的电信号。这通常通过压阻效应或电容效应实现。压阻效应是指材料的电阻随压力变化而变化；电容效应则是指膜片与固定电极之间的电容随膜片形变而变化。3.2MEMS压力传感器的测量机制MEMS压力传感器的测量机制主要依赖于压阻效应或电容效应，下面将分别介绍这两种机制。3.2.1压阻效应在压阻效应中，传感器膜片的电阻值会随着压力的变化而变化。当膜片受到压力时，其内部的应力分布会发生变化，导致电阻值的改变。这种变化可以通过惠斯通电桥电路进行测量，从而转换为压力读数。3.2.1.1示例代码#假设有一个基于压阻效应的MEMS压力传感器，其电阻变化与压力成正比

#下面的代码演示了如何使用惠斯通电桥电路测量压力

#导入必要的库

importnumpyasnp

#定义传感器的参数

R1=1000#电桥电路中的固定电阻值，单位：欧姆

R2=1000#电桥电路中的固定电阻值，单位：欧姆

R3=1000#电桥电路中的固定电阻值，单位：欧姆

R4=1000#传感器膜片的初始电阻值，单位：欧姆

Vcc=5#电桥电路的供电电压，单位：伏特

#定义压力与电阻变化的关系

defpressure_to_resistance(pressure):

#假设压力每增加1kPa，电阻增加1欧姆

returnR4+pressure/1000

#定义电桥电路的输出电压计算函数

defbridge_voltage(pressure):

R4_new=pressure_to_resistance(pressure)

Vout=Vcc*(R2*R4_new)/(R1*R3+R2*R4_new)

returnVout

#测试代码

pressures=np.linspace(0,100,101)#生成0到100kPa的压力范围

voltages=[bridge_voltage(p)forpinpressures]#计算对应的压力下的输出电压

#输出结果

print("压力(kPa):",pressures)

print("输出电压(V):",voltages)3.2.2电容效应在电容效应中，传感器膜片与固定电极之间的电容值会随着压力的变化而变化。当膜片受到压力时，其与电极之间的距离会减小，从而增加电容值。这种变化可以通过电容传感器电路进行测量，从而转换为压力读数。3.2.2.1示例代码#假设有一个基于电容效应的MEMS压力传感器，其电容变化与压力成正比

#下面的代码演示了如何使用电容传感器电路测量压力

#导入必要的库

importnumpyasnp

#定义传感器的参数

C0=1e-12#初始电容值，单位：法拉

d0=1e-6#初始膜片与电极之间的距离，单位：米

k=1e-9#电容变化系数，单位：法拉/米

#定义压力与电容变化的关系

defpressure_to_capacitance(pressure):

#假设压力每增加1kPa，膜片与电极之间的距离减小1e-7米

d_new=d0-pressure/1000*1e-7

C_new=C0*(d0/d_new)**2

returnC_new

#定义电容传感器电路的输出电压计算函数

defsensor_voltage(pressure):

C_new=pressure_to_capacitance(pressure)

#假设电路的输出电压与电容值成正比

returnC_new*10

#测试代码

pressures=np.linspace(0,100,101)#生成0到100kPa的压力范围

voltages=[sensor_voltage(p)forpinpressures]#计算对应的压力下的输出电压

#输出结果

print("压力(kPa):",pressures)

print("输出电压(V):",voltages)以上代码示例展示了如何基于压阻效应和电容效应，使用简单的数学模型和电路原理，将压力变化转换为可测量的电信号。在实际应用中，MEMS压力传感器的电路设计和信号处理会更加复杂，以提高精度和稳定性。4MEMS压力传感器在工业机器人中的应用4.1工业机器人对压力传感器的需求在工业自动化领域，机器人技术的发展日益成熟，其中传感器作为机器人的“感官”，在实现精确操作和环境感知中扮演着关键角色。压力传感器，尤其是微机电系统(MEMS)压力传感器，因其高精度、小尺寸、低功耗和快速响应等特性，在工业机器人中得到了广泛应用。4.1.1高精度测量工业机器人在执行精密装配、检测或加工任务时，需要对接触力进行精确测量，以确保操作的准确性和安全性。MEMS压力传感器能够提供微小压力变化的高精度测量，这对于机器人在处理易损或精密部件时至关重要。4.1.2小尺寸与集成性MEMS技术允许传感器尺寸大幅减小，这使得压力传感器可以集成到机器人的末端执行器、关节或皮肤中，实现对机器人与环境或物体接触时压力分布的实时监测。小尺寸传感器的集成不仅减少了机器人的整体体积，还提高了其灵活性和适应性。4.1.3低功耗与快速响应在连续运行的工业环境中，低功耗是传感器设计的重要考量。MEMS压力传感器通过微小化和优化设计，显著降低了功耗，延长了机器人系统的运行时间。同时，快速响应特性确保了机器人能够即时调整其动作，以适应环境变化或避免潜在的碰撞。4.2MEMS压力传感器在抓取与处理中的应用4.2.1抓取操作的优化在抓取操作中，MEMS压力传感器能够监测机器人手指与物体接触时的压力分布，帮助机器人调整抓取力，避免对物体造成损伤。例如，当机器人抓取一个易碎的电子元件时，传感器可以实时反馈压力信息，确保机器人使用适当的力进行抓取，既不会掉落也不会损坏元件。4.2.1.1示例：使用MEMS压力传感器优化抓取力假设我们有一个机器人抓取系统，其中包含MEMS压力传感器。以下是一个简单的Python代码示例，用于读取传感器数据并调整抓取力：#导入必要的库

importtime

importRPi.GPIOasGPIO

#设置GPIO模式

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

#定义传感器的GPIO引脚

sensor_pin=18

#设置引脚为输入模式

GPIO.setup(sensor_pin,GPIO.IN)

#定义抓取力调整函数

defadjust_grip_force(sensor_data):

ifsensor_data<50:#如果压力小于50，增加抓取力

print("增加抓取力")

elifsensor_data>150:#如果压力大于150，减少抓取力

print("减少抓取力")

else:#否则，保持抓取力不变

print("抓取力适中")

#主循环，持续读取传感器数据并调整抓取力

try:

whileTrue:

sensor_data=GPIO.input(sensor_pin)

adjust_grip_force(sensor_data)

time.sleep(0.1)#每0.1秒读取一次数据

finally:

GPIO.cleanup()#清理GPIO设置注释：此示例代码假设使用的是树莓派(RaspberryPi)作为控制平台，通过GPIO接口读取MEMS压力传感器的数据。在实际应用中，传感器数据的读取和处理将更加复杂，可能涉及模拟到数字的转换、信号滤波等步骤。4.2.2物体处理的智能化在处理物体时，MEMS压力传感器可以提供关于物体重量、形状和硬度的信息，使机器人能够智能地调整其操作策略。例如，当机器人需要处理不同硬度的材料时，传感器可以检测到材料的硬度变化，从而调整切割或加工的力度，以达到最佳效果。4.2.2.1示例：使用MEMS压力传感器检测物体硬度以下是一个概念性的Python代码示例，用于演示如何使用MEMS压力传感器检测物体硬度，并据此调整加工参数：#导入必要的库

importtime

importnumpyasnp

#定义传感器读数和硬度之间的关系

defhardness_from_pressure(pressure):

#假设硬度与压力成正比关系

hardness=pressure*0.05

returnhardness

#定义加工参数调整函数

defadjust_processing_params(hardness):

ifhardness<5:#如果硬度小于5，使用较软的切割工具

print("使用较软的切割工具")

elifhardness>15:#如果硬度大于15，使用较硬的切割工具

print("使用较硬的切割工具")

else:#否则，使用标准切割工具

print("使用标准切割工具")

#模拟传感器数据

sensor_data=np.random.uniform(0,200,100)#生成100个0到200之间的随机压力数据

#主循环，读取传感器数据，计算硬度，并调整加工参数

forpressureinsensor_data:

hardness=hardness_from_pressure(pressure)

adjust_processing_params(hardness)

time.sleep(0.1)#模拟每0.1秒读取一次数据注释：此示例代码使用了numpy库来生成模拟的传感器数据。在实际应用中，硬度与压力之间的关系可能需要通过实验数据来确定，而不是简单的线性关系。通过上述应用，可以看出MEMS压力传感器在工业机器人中的重要性，它们不仅提高了机器人的操作精度，还增强了其对环境的适应能力和智能化水平。随着技术的不断进步，MEMS压力传感器在工业机器人领域的应用将更加广泛和深入。5MEMS压力传感器的高级技术5.1温度补偿技术5.1.1原理MEMS（Micro-Electro-MechanicalSystems）压力传感器在工业应用中，其性能会受到温度变化的影响。温度补偿技术旨在通过硬件设计或软件算法，减少温度变化对传感器输出信号的影响，提高传感器的精度和稳定性。硬件补偿通常涉及在传感器芯片上集成温度传感器，软件补偿则通过算法对温度引起的误差进行校正。5.1.2内容5.1.2.1硬件补偿硬件补偿方法通常包括使用温度传感器监测环境温度，并通过电路设计调整传感器的输出。例如，可以设计一个温度补偿电路，该电路包含一个与压力传感器并联的温度敏感电阻，当温度变化时，电阻值的变化可以用来调整压力传感器的输出信号，从而实现温度补偿。5.1.2.2软件补偿软件补偿方法则依赖于算法，通过对传感器输出信号与温度之间的关系进行建模，然后在软件中应用该模型来校正温度引起的误差。这通常涉及到数据采集、数据分析和算法实现。5.1.2.3示例：软件温度补偿算法假设我们有一个MEMS压力传感器，其输出信号受温度影响。我们可以通过以下步骤实现软件温度补偿：数据采集：在不同温度下，记录传感器的输出信号和对应的温度值。数据分析：使用这些数据，拟合一个温度补偿模型。算法实现：在软件中实现该模型，对实时传感器输出进行校正。importnumpyasnp

fromscipy.optimizeimportcurve_fit

#假设的温度和压力传感器输出数据

temperature_data=np.array([20,25,30,35,40])#温度数据，单位：摄氏度

pressure_data=np.array([101.3,101.5,101.8,102.1,102.5])#压力传感器输出数据，单位：kPa

#温度补偿模型函数

deftemp_compensation_model(T,a,b):

returna*T+b

#拟合模型

params,_=curve_fit(temp_compensation_model,temperature_data,pressure_data)

#实时温度读数

real_time_temperature=32#单位：摄氏度

#根据模型校正实时压力读数

real_time_pressure=temp_compensation_model(real_time_temperature,*params)

#输出校正后的压力值

print("校正后的压力值：",real_time_pressure,"kPa")在这个例子中，我们使用了numpy和scipy库来处理数据和拟合模型。curve_fit函数用于拟合温度补偿模型，该模型假设压力输出与温度呈线性关系。通过拟合得到的参数，我们可以对实时的温度读数进行补偿，从而得到更准确的压力值。5.2信号处理与校准方法5.2.1原理信号处理与校准方法是MEMS压力传感器技术中的关键部分，旨在优化传感器信号的质量，提高测量精度。信号处理包括噪声过滤、信号放大和数字化等步骤，而校准则是为了确保传感器输出与实际压力值之间的准确对应。5.2.2内容5.2.2.1信号处理噪声过滤：使用数字或模拟滤波器去除信号中的噪声。信号放大：增强传感器输出信号，使其更适合后续处理。数字化：将模拟信号转换为数字信号，以便于计算机处理。5.2.2.2校准方法零点校准：在无压力状态下，调整传感器输出为零。满量程校准：在已知最大压力下，调整传感器输出至满量程。线性校准：通过线性回归等方法，校正传感器的非线性输出。5.2.2.3示例：信号处理与校准算法假设我们有一个MEMS压力传感器，其输出信号需要进行信号处理和校准。以下是一个简单的信号处理和校准算法示例：importnumpyasnp

fromscipy.signalimportbutter,lfilter

#信号处理：低通滤波器去除噪声

defbutter_lowpass(cutoff,fs,order=5):

nyq=0.5*fs

normal_cutoff=cutoff/nyq

b,a=butter(order,normal_cutoff,btype='low',analog=False)

returnb,a

defbutter_lowpass_filter(data,cutoff,fs,order=5):

b,a=butter_lowpass(cutoff,fs,order=order)

y=lfilter(b,a,data)

returny

#校准：线性校准

deflinear_calibration(pressure_data,true_pressures):

m,b=np.polyfit(pressure_data,true_pressures,1)

returnm,b

#假设的传感器输出数据和真实压力值

sensor_output=np.array([100,105,110,115,120])#传感器输出数据

true_pressures=np.array([101.3,101.5,101.8,102.1,102.5])#真实压力值

#信号处理：应用低通滤波器

fs=1000.0#采样频率

cutoff=30.0#滤波器截止频率

filtered_data=butter_lowpass_filter(sensor_output,cutoff,fs)

#校准：线性校准

m,b=linear_calibration(filtered_data,true_pressures)

#实时传感器输出

real_time_output=112#传感器实时输出

#校正实时传感器输出

calibrated_output=m*real_time_output+b

#输出校正后的压力值

print("校正后的压力值：",calibrated_output,"kPa")在这个例子中，我们首先使用了低通滤波器来去除传感器输出信号中的高频噪声。然后，通过线性校准方法，我们基于已知的传感器输出和真实压力值，拟合了一个线性模型。最后，我们使用这个模型来校正实时的传感器输出，得到更准确的压力测量值。通过上述示例，我们可以看到，温度补偿技术和信号处理与校准方法是MEMS压力传感器高级技术中的重要组成部分，它们通过硬件和软件的结合，显著提高了传感器的性能和可靠性。6MEMS压力传感器的未来趋势6.1纳米技术在MEMS传感器中的融合6.1.1纳米技术的引入微机电系统(MEMS)传感器技术的演进正逐步融入纳米技术，这一融合不仅提升了传感器的精度和灵敏度，还极大地扩展了其应用范围。纳米技术通过在纳米尺度上操纵材料，能够实现更小、更高效、更灵敏的传感器设计。例如，纳米材料如碳纳米管和石墨烯，因其独特的物理和化学性质，如高导电性、高机械强度和大表面积，被广泛应用于MEMS压力传感器中，以增强其性能。6.1.2碳纳米管在压力传感器中的应用碳纳米管(CNTs)因其高弹性模量和低密度，成为MEMS压力传感器的理想材料。在压力作用下，CNTs的电阻会发生变化，这一特性被用于设计电阻式压力传感器。具体而言，当压力增加时，CNTs之间的接触电阻减小，导致整体电阻下降，从而可以测量压力变化。6.1.2.1示例代码以下是一个基于碳纳米管的MEMS压力传感器的简化电路模型，使用Python进行模拟：#导入必要的库

importnumpyasnp

#定义碳纳米管的电阻变化函数

defcarbon_nanotube_resistance(pressure):

"""

模拟碳纳米管在不同压力下的电阻变化。

假设压力与电阻变化成反比关系。

"""

base_resistance=1000#基础电阻值，单位欧姆

sensitivity=0.1#压力敏感度，单位欧姆/巴

returnbase_resistance/(1+sensitivity*pressure)

#测试不同压力下的电阻变化

pressures=np.array([0,10,20,30,40,50])#压力值，单位巴

resistances=carbon_nanotube_resistance(pressures)

#输出结果

print("压力值:",pressures)

print("电阻值:",resistances)6.1.3石墨烯在压力传感器中的应用石墨烯，一种由碳原子构成的二维材料，因其极高的电子迁移率和机械强度，也被用