压阻式压力传感器

在宽压力范围内制造高灵敏度的柔性压力传感器仍然是一个挑战。本文设计了一种基于聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜的具有工程微结构的柔性压力传感器。传感器的高性能来源于其独特的金字塔-壁栅微结构( PWGM )。圆顶金字塔的方形阵列和十字形强化墙在薄膜上形成了高度分层的微结构。两片PWGM柔性PDMS薄膜，面对面堆叠，形成一个跨越非常宽压力范围赋予超高灵敏度的压阻式传感器。该装置在0 ~ 1.6和1.6 ~ 6  kPa压力范围内的灵敏度分别高达383  665.9和269  662.9 kPa-1。在6.1 ~ 11   k Pa的较高压力范围内，灵敏度为48   689.1 k Pa-1，即使在11 ~ 56   k Pa的极高压力范围内，也保持在1266.8 k Pa-1。压力传感器具有优良的弯曲和扭转应变检测性能，机械耐用，在可穿戴的医疗生物传感领域具有潜在的应用价值。此外，制备了2×2和4×4传感器阵列，并对其进行了表征，表明了制造柔性触觉传感器的可能性。

摘要\n在宽压力范围内制造高灵敏度的柔性压力传感器仍然是一个挑战。本文设计了一种基于聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜的具有工程微结构的柔性压力传感器。传感器的高性能来源于其独特的金字塔-壁-网格微结构( PWGM )。圆顶金字塔的正方形阵列和十字形强化壁在薄膜上形成了多层次的微结构。两片PWGM柔性PDMS薄膜面对面堆叠，形成一个在非常宽的压力范围内具有超高灵敏度的压阻式传感器。在0 ~ 1.6和1.6 ~ 6 kPa压力范围内，该装置的灵敏度分别高达383 665.9和269 662.9 kPa-1。在6.1 ~ 11 kPa的较高压力范围内，灵敏度为48 689.1 kPa-1，即使在11 ~ 56 kPa的较高压力范围内，灵敏度仍保持在1266.8 kPa-1。压力传感器具有优良的弯曲和扭转应变检测性能，机械耐用，在可穿戴的医疗生物传感领域具有潜在的应用价值。此外，制备了2×2和4×4传感器阵列，并对其进行了表征，表明了制造柔性触觉传感器的可能性。

为促进现代社会的可持续发展，功能性木质材料通过部分替代石油衍生的高分子材料，成为缓解环境恶化最有希望的候选材料之一。然而，天然木材的亲水性极大地限制了其实际应用。通过对氧化石墨烯( GO )的化学处理、复盖和还原以及聚二甲基硅氧烷( PDMS )的修饰，制备了一种用于压阻式压力传感器的超疏水导电木海绵( P-rGO @ WS )，在0 ~ 5   kPa范围内灵敏度高达4.93   kPa-1，响应时间为160   ms。由于拱形层的有序片层结构有效地传递了应力，rGO和PDMS层提高了机械压缩性，传感器在60 %的应变下经过1000次压缩循环后仍保持了稳定的电响应，表现出优异的抗疲劳性能。此外，该传感器具有超疏水特性，水接触角高达152 °，即使在压缩条件下仍保持超疏水状态。重要的是，该传感器成功地应用于人体运动的检测，包括手腕脉搏、语音识别和各种身体活动。这一研究结果可想而知，即使在潮湿的环境下，也为可穿戴电子用生物质材料制造高性能压阻式压力传感器提供了一种可持续的方法。