柔性压力传感器

Abstract(#br)A new approach for the fabrication of flexible pressure sensors based on aligned carbon nanotubes (A-CNTs) is described in this paper. The technology is suitable for blood pressure sensors that can be attached to a stent-graft and deployed during an endovascular aneurysm repair (EVAR) procedure. Given the specifications of EVAR, the device should be foldable (extremely flexible) and characterized by a (very small) profile that integrates with the stent-graft cross section.

Abstract(#br)In this study, TiO 2 nanorods are grown on a flexible Polydimethylsiloxane (PDMS) substrate using the hydrothermal technique. The morphological, structural, compositional, optical properties and pressure sensing are investigated in detail by FESEM, XRD, EDX, UV–visible spectrophotometer, and piezoelectric studies. XRD demonstrates the pure rutile phase with a tetragonal structure is formed from deposited TiO 2 thin film.

摘要\n提出了一种基于非弹性金属结构和平板弹性聚合物薄膜的压阻式柔性压力传感器，该传感器具有高灵敏度和高达MPa的超大传感范围。在压力加载过程中，金属微结构由于刚性特性不断渗透到聚合物薄膜中，导致压力传感器的接触面积不断变化，压力传感范围超大。引入聚二甲基硅氧烷( PDMS )和聚偏氟乙烯( PVDF )构建柔性压力传感器，实现弹性模量可调的传感性能。压力传感器具有高灵敏度、高灵敏度( PDMS为300   kPa，PVDF为1.4   MPa )、超快响应时间(≈3.5   ms )和高稳定性( \u003e 10   000循环)等优点，在腕部脉搏、人体运动和步态识别等生命体征监测中具有潜在的应用价值。此外，基于所制备的压力传感器构建了加速度传感器，在动作识别、虚拟现实和车辆安全系统中得到了广泛的应用。这项工作为构建高性能压力传感器提供了一种替代策略。

石墨烯作为一种新型材料，在力学、电学、光学等方面表现出优异的性能，使其受到人们的广泛关注。目前，石墨烯压力传感器很难同时满足高灵敏度和大压力检测范围的要求。因此，在较宽的工作范围内生产灵敏度足够、工艺简单的柔性压力传感器是非常可取的。本文将锥形微结构聚二甲基硅氧烷( PDMS )与双层石墨烯结合在一起，提出了一种基于压阻的相对高柔性压力传感器。附着在柔性衬底上的压阻材料(双层石墨烯)可以将垂直力引起的局部变形转化为电阻的变化。结果表明，基于锥形微结构PDMS -双层石墨烯的压力传感器可在20 kPa的压力范围内工作，灵敏度分别为0.122 ± 0.002 kPa-1 ( 0 ~ 5 kPa )和0.077 ± 0.002 kPa-1 ( 5 ~ 20 kPa )。传感器的响应时间约为70 ms。除了压力传感器的高灵敏度外，在不同的压力和温度下也具有极好的重现性。基于锥形微结构PDMS-双层石墨烯的压力传感器在食指弯曲时能很好地感知关节的运动，使其有可能应用于电子皮肤、柔性电子器件等领域。

柔性压力传感器在可穿戴电子设备中具有广阔的应用前景。然而，制造线性范围宽、灵敏度高的柔性压力传感器仍然是一个巨大的挑战。本文提出了一种基于表面带有拱形微图案阵列的碳材料的微纳混合导电弹性体薄膜( P-HCF )，通过可持续的途径来显示预期的传感性能。将一维碳纤维( CFs )和0D碳纳米颗粒( CNPs )引入聚二甲基硅氧烷( PDMS )基体中，构建由碳材料间物理接触和隧道效应构成的三维导电网络，提高传感范围和灵敏度。仿人指纹设计的P-HCF的拱形微图案影响了材料内部的压力分布，在整个传感范围内具有线性灵敏度。考察有限元分析( FEA )方法对压缩过程进行模拟分析。P-HCF传感器既具有26.6   k Pa–1的高灵敏度，又具有20   Pa–600   k Pa的极宽线性范围。这些装置被演示在监测动脉脉冲，协助诊断帕金森病和分析步态进行医疗。此外，将传感器集成到复杂器件中，实现压力分布检测、机械手控制和PC游戏操作。P-HCF优异的压力传感性能，有可能在健康监测和人机接口方面启动大量应用。