具有咬合微结构的碳纳米管/硅橡胶基柔性压阻型压力传感器

发布时间:2020年10月26日

对于下一代柔性电子/传感器的发展和实际应用而言,发展低成本、环境友好、简单且可大规模制备传感器件的工业加工方法至关重要。目前,微小压力敏感的柔性传感器的加工制备十分依赖光刻等精密微结构加工技术,导致生产周期长成本高且有机溶剂的使用也不利于环境,并且难以规模化加工制备,以满足物联网和人工智能技术日益快速发展的需要。为了解决上述问题,本工作将传统聚合物加工方式(热压成型)与模板转印法相结合,发展了制备具有咬合式微结构的压阻型柔性压力传感器的简便方法。基于这样的加工方式和微结构设计,通过简单地改变初始模板或反模板的尺寸,或者直接对硅橡胶薄膜进行切割的方式可以实现不同尺寸和形状的压力传感器的批量化加工,从而适应不同的应用场景。由这种方法制备的柔性压力传感器,在微小压力范围内(<100 Pa)具有很高的线性灵敏度(1.214 kPa-1, R2 =0.95),检测限低至1.75 Pa,工作电压低(0.1 V),响应速度快,循环稳定性优异(1700循环)。此外,它还可用于快速区分输入压力信号的波形和频率,在可穿戴电子器件、人体活动和健康监测、智能医疗、气体泄漏检测等领域具有巨大的应用潜力。

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Wu-Di Li, Jun-Hong Pu, Xing Zhao, Jin Jia, Kai Ke*, Rui-Ying Bao, Zheng-Ying Liu, Ming-Bo Yang, Wei Yang*. Scalable Fabrication of Flexible Piezoresistive Pressure Sensors Based on Occluded Microstructures for Subtle Pressure and Force Waveform Detection. Journal of Materials Chemistry C. 录用时间:2020.10.22

全文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/tc/d0tc03961f#!divAbstract