电极-电介质集成

柔性压力传感器在医疗、机器人、可穿戴智能设备和人机界面等领域的广泛应用引起了人们的广泛关注。虽然电极和介质的微结构已经被证明对压电电容传感器的灵敏度和响应速度有了显著的提高，但是微结构电极和介质的协同影响还没有讨论。这里，我们展示了一种柔性的压电电容传感器，它采用了微结构石墨烯纳米壁( GNWs )电极和由聚二甲基硅氧烷( PDMS )和氧化锌( ZnO )压电增强剂组成的共形微结构介质层。这种带有压电薄膜的微结构组装构建了微共形GNWs / PDMS / ZnO电极-介质集成( MEDI )，可有效增强灵敏度和压力-响应范围。该传感器具有灵敏度高( 22.3   kPa-1 )、响应速度快( 25   ms )、压力范围宽( 22   kPa )等特点。有限元分析表明，ZnO薄膜压电效应引起的极化电场大大增强了传感器的电容。此外，电极与介质层的结合可以消除相邻层之间的滑移，有效提高了机械稳定性。由于其优异的综合性能，机器人触觉感知领域的潜在应用已经被成功地展示出来，包括物体抓取、盲文识别和粗糙度检测。结构电容传感器中的MEDI技术为实现高性能电子皮肤提供了新的途径，在下一代机器人触觉传感领域具有巨大的应用潜力。

柔性压力传感器因其在医疗、机器人、可穿戴智能设备和人机界面等领域的广泛应用而备受关注。虽然电极和介质的微结构已经被证明对压电电容传感器的灵敏度和响应速度有了显著的提高，但是微结构电极和介质的协同影响还没有讨论。在此，我们展示了一种柔性压电电容传感器，该传感器采用微结构石墨烯纳米壁( GNWs )电极和由聚二甲基硅氧烷( PDMS )和氧化锌( ZnO )压电增强剂组成的共形微结构介质层，这种微结构组装在压电薄膜上构建了微共形的GNWs / PDMS / ZnO电极-介质集成( MEDI )，可有效提高传感器的灵敏度和压力响应范围。压电电容传感器具有超高灵敏度( 22.3 kPa-1 )、快速响应速度( 25 ms )和宽压力范围( 22 kPa )。有限元分析表明，ZnO薄膜压电效应引起的极化电场大大增强了传感器的电容。此外，电极与介质层的集成可以消除相邻层之间的滑移，有效提高机械稳定性。由于其优异的综合性能，在机器人触觉感知中的潜在应用得到了成功的展示，包括物体抓取、盲文识别和粗糙度检测。结构电容式传感器中的MEDI为实现高性能E - skin提供了新的途径，在下一代机器人触觉传感领域具有巨大的应用潜力。