压力传感器

摘要\n早产儿较足月儿更容易出现发病率、残疾和发育迟缓的风险。原始反射是在生命早期发育中发现的先天行为，被证明是评估婴儿中枢神经系统完整性和预测潜在故障的良好工具。在这些反射中，非营养性吸吮反射在指示脑发育和摄食准备的先天异常中起重要作用，尤其对早产儿。通常，儿科医生根据自己的经验定性地评估口腔吸吮能力，使用手套手指放在婴儿的嘴里。因此，需要更多的定量解决方案来评估早产儿的吸吮能力，以支持保健专业人员进行评估。在这里，我们开发了一种基于银纳米线( AgNW )的柔性压力传感器来测量婴儿的非营养性吸吮能力。采用在聚二甲基硅氧烷( PDMS )上沉积银纳米线的方法制备了一种三明治结构的柔性传感器。基于应变片原理的传感器连接在环形连接模块上，然后连接到电平。婴儿施加的负吸吮压力使传感器膜变形，引起其电阻变化而不与婴儿的嘴部和传感元件发生任何接触。对所制备的传感器进行了表征和优化，使其既达到了合适的灵敏度，又达到了稳定。由于良好的长期电机械稳定性和高灵敏度，研制的传感器有望提供定量评估婴儿非营养性吸吮的手段，提供便携式、低成本、无创和轻量级的解决方案。

柔性压力传感器的开发对于未来可穿戴电子设备的改进至关重要，可穿戴电子设备设计的检测动态人体运动。本研究将聚二甲基硅氧烷( PDMS )与离子液体( IL )结合使用，得到了一种新型的压力传感器，其力敏特性得到显著改善。采用高电导率IL作为弹性体的增敏组分，考察IL用量对弹性体压敏性能的影响。每百份含70份橡胶(份) IL的弹性体表现出优异的压敏性能。这种新型压力传感器在0 ~ 10   k Pa的大压力区域表现出较高的线性灵敏度( 0.037 k Pa-1 )。响应时间和恢复时间分别为8和11   ms，远短于以往报道。此外，压力传感器可以在0 ~ 50   k Pa的压力范围内通过稳定的传感信号区分不同的压力。新型压力传感器的优良性能在健康监测、软机器人学等各个领域具有应用潜力。

激光诱导石墨烯( LIG )已经在木材、聚酰亚胺薄膜和DVD光盘等多种刚性和柔性衬底上得到了各种应用的演示。在这里，我们报告了用聚二甲基硅氧烷( PDMS )生产的LIG，这是一种商用的刻划激光。在PDMS中边缘加入木质素，可以在保持其可伸展性的同时，由这种木质素升级PDMS膜形成LIG。增加PDMS基体中的木质素浓度会导致更好的多层LIG。较低的激光跟踪速度也导致较高质量的多孔LIG结构。为了演示柔性电子的应用，LIG被部署为压力传感器。

设计并制备了一种由聚二甲基硅氧烷( PDMS )和多壁碳纳米管( MWCNTs )组成的多孔微结构压阻材料，用于宽检测范围的柔性高灵敏压力传感器。在部分固化的PDMS / MWCNTs / NaCl混合液表面，通过压印非织造布的方法，将微观结构花样化。将NaCl粉末固化溶解后，得到多孔和表面微结构的PDMS / MWCNT薄膜。将两个PDMS / MWCNT薄膜堆叠在一起，夹在两个铜箔电极之间，其中两个微结构表面与电极接触。由于多孔结构与表面微结构的协同作用，柔性传感器在1 ~ 100 kPa的宽压力范围内具有高灵敏度响应。在小压力下，通过改变电极与表面微结构的接触面积实现了高灵敏度，在高达100 kPa的压力下，由于压阻式PDMS / MWCNT材料的多孔结构，传感器保持了高灵敏度。此外，该传感器响应速度快，耐久性好。基于多孔和微结构PDMS / MWCNTs的压阻式压力传感器在声音检测、人体活动监测以及空间压力分布的阵列映射等方面得到了展示。

柔性压力传感器的开发对于未来可穿戴电子设备的改进至关重要，可穿戴电子设备设计的检测动态人体运动。本研究将聚二甲基硅氧烷( PDMS )与离子液体( IL )结合使用，得到了一种新型的压力传感器，其力敏特性得到显著改善。在弹性体中采用高电导率IL作为增敏组分，考察IL用量对弹性体压敏性能的影响。每百份橡胶(份) IL用量为70份的弹性体具有优异的压力传感性能。这种新型压力传感器在0 ~ 10 k Pa的大压力区域表现出较高的线性灵敏度( 0.037 k Pa-1 )。响应和恢复时间分别为8和11 ms，比之前报道的要短得多。此外，压力传感器可以在0 ~ 50 k Pa的压力范围内通过稳定的传感信号区分不同的压力。新型压力传感器的优良性能在健康监测、软机器人学等各个领域具有应用潜力。

物联网( Internet of Things，IoT )被越来越多地应用于各个技术领域，需要低成本的传感器，而这些传感器的感知需求并不是那么严格，以大规模降低成本。 本文报道了一种低成本ZnO纳米颗粒的制备方法，该方法采用聚二甲基硅氧烷( PDMS ) /多孔PDMS叠层电容压力传感器，可用于低应力和高应力的监测。所提出的器件结构已识别出高性能的电学和力学性能。为了与传统的几何结构进行比较研究，还制作了多孔PDMS传感器并进行了表征。所提出的传感器即使在外加载荷250   mm Hg以上也表现出不饱和度行为。它还显示了最高的失效应力为2.34kgf / mm2，可作为高应力条件下其他聚合物层的即兴替代品。在12 mmHg压力下，传感器的灵敏度为0.38 pF / cm2mmHg。传感器的性能，连接到一个涉及微控制器和其他电气元件的嵌入式安装原型，也通过将物体按递增顺序放置来演示。这些值使得所提出的传感器具有很高的潜力，能够满足物联网产业的重要需求标准之一。

在铟‑锡氧化物( ITO )包复的柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯( PET )电极之间掺入了聚二甲基硅氧烷( PDMS )层，基于电容传导机制研制了一种柔性压力传感器。通过引入去离子水( DIW )提高介质层的孔隙率，改善了传感器的关键参数。在1   Pa ~ 100   k Pa的压力范围内，具有多孔介质层( PDMS-DIW )的传感装置表现出0.07 % ~ 15 %的电容相对差异。该器件在整个完整的外压范围内，与PDMS层(非结构化)相比，也表现出了更高的灵敏度。采用多孔PDMS层的器件工作压力范围宽( 1 ~ 100   k Pa )，工作稳定性高，响应快(≈110   ms )，压力检出限超低，即1   Pa。此外，还对血压监测进行了研究，装置对不同血压( BP )值的示波波形给出了签名。所制备的柔性压力传感器具有优良的功能特性，可用于可穿戴BP器件和生物应用。