柔性应变传感器

MPTMS Treated Au/PDMS Membrane for Flexible and Stretchable Strain SensorsGold (Au);Polydimethylsiloxane (PDMS);Flexible strain sensor;(3-mercaptopropyl) trimethoxysilane (MPTMS);Au/PDMS membranes are widely used to fabricate strain sensors which can detect input signals. An interfacial adhesion between metal films and polydimethylsiloxane (PDMS) substrates is one of the important factors determining the performance of strain sensors, in terms of robustness, reliability, and sensitivity. Here, we fabricate Au/PDMS membranes with (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane (MPTMS) treatment.

柔性传感器在可穿戴电子、软机器人和人机交互设备中具有巨大的吸引力。本工作将银涂层玻璃纤维( AGF )和碳纤维( CF )填充的导电硅橡胶( CSR )嵌入到聚二甲基硅氧烷( PDMS )基体中，在3D打印( 3DP )过程中制备柔性应变传感器( FSS )。研究发现，CF和增塑剂的加入协同形成了支撑结构，保证了CSR在3DP过程中容易挤出。印刷型FSS在不同应变速率下的规整因子( GF )为8 ~ 10，不同应变循环载荷下的电阻恢复过程一致，在600次应变释放循环中具有单调峰值的稳定耐久性能。此外，通过快速傅里叶变换( FFT )分析，可以区分1 / 12   Hz和1 / 36   Hz频率的叠加载荷。观察了AGFs在伸展CSR中的迁移演化，进一步探讨和解释了FSS的电阻响应机制和高GF，印刷FSS能够监测各种关节的运动，进一步区分叠加的人体运动，显示了其在软机器人和可穿戴电子领域潜在的实际应用。

柔性应变传感器具有较大的可伸展性、高灵敏度和良好的稳定性，因其在电子皮肤和健康监测系统中的潜在应用而备受人们的青睐。本工作报道了一种基于液体功率超声的柔性应变传感器制作工艺。该方法利用功率超声19.9 kHz的声空化和声流作用于多壁碳纳米管( MWCNT )水溶液，在200 μ m厚的聚二甲基硅氧烷( PDMS )基底上沉积MWCNT纳米材料。制备的应变传感器具有较宽的传感范围(≥420 %应变)、较高的灵敏度(规范因子，GF = 8.4 ~ 68.3 )和优良的稳定性( 50 %应变下\u003e 10000次循环)。该制备工艺在室温( 25 ℃ )和常压( 1 atm )下进行，不会造成纳米溶液的雾化。同时，它使用了最少数量的有机溶剂( N，N-二甲基甲酰胺，DMF )作为分散剂，制备过程中残留的MWCNTs可以循环使用。除了这些绿色特性外，制备过程对溶液中的纳米材料并不具有选择性。因此，该技术可应用于柔性应变传感器、电子蒙皮等柔性纳米器件的环境友好制造。