雙層協(xié)同導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的柔性電阻式應(yīng)變敏感單元

具有壓力檢測功能的電子皮膚可用于模擬人體皮膚壓力感測，被廣泛應(yīng)用于健康監(jiān)測、運(yùn)動(dòng)檢測、人機(jī)交互等領(lǐng)域。電子皮膚的壓力檢測可以通過電阻式、電容式、壓電式等物理轉(zhuǎn)換機(jī)制來實(shí)現(xiàn)，其中，電阻式因其良好的穩(wěn)定性、優(yōu)異的動(dòng)靜態(tài)特性以及數(shù)據(jù)采集的便捷性等特點(diǎn)而廣受關(guān)注。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近期，合肥工業(yè)大學(xué)電子科學(xué)與應(yīng)用物理學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于炭黑/UV膠(CB/UV)層以及具有裂紋的石墨烯片/聚對(duì)苯乙烯磺酸鈉(GNPs/PSS)層的雙層協(xié)同導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的柔性電阻式應(yīng)變敏感單元，該敏感單元具有高應(yīng)變靈敏度系數(shù)GF(最高能達(dá)到7449)、低遲滯(4.42%)、響應(yīng)時(shí)間快(80ms)、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。

敏感單元的制備流程和制備樣品結(jié)果

研究人員分析了敏感單元的結(jié)構(gòu)、原理和動(dòng)靜態(tài)特性，據(jù)此設(shè)計(jì)了具有4×4個(gè)傳感單元的壓力傳感陣列。每個(gè)傳感單元的尺寸約為1cm x 1cm x 0.96mm，壓力傳感陣列的尺寸約為10cm x 10cm x 1.2mm。

敏感單元的靜動(dòng)態(tài)特性測試結(jié)果

壓力傳感陣列的結(jié)構(gòu)、尺寸、傳感機(jī)理及陣列樣品

該4 x 4壓力傳感陣列的傳感單元具有高靈敏度(最高能達(dá)到15.23kPa?1)，研究人員利用其檢測了砝碼質(zhì)量和抓取力的大小，結(jié)果表明該壓力傳感陣能夠準(zhǔn)確展示出壓力的大小和分布。

傳感單元及其陣列的壓力測試圖

一般的電阻式傳感單元靈敏度較低，限制了電阻式電子皮膚的應(yīng)用，該項(xiàng)研究提出的新型柔性電阻式應(yīng)變敏感單元及其壓力傳感陣列，為解決該問題提供了一種新思路，對(duì)拓寬電子皮膚和可穿戴設(shè)備的應(yīng)用意義重大。

原文標(biāo)題：基于電阻式應(yīng)變敏感單元，構(gòu)建高性能柔性壓力傳感器陣列

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審核編輯：湯梓紅