仿生微结构柔性电容传感器设计及其性能研究

对柔性压力传感器进行了设计和研究，总体采用三明治式结构，介质层选择了复眼微结构的设计方式，电极层则需要在改性后的PDMS表面溅射一层金属银。将制备的三层结构通过键合的方式组成响应速度和灵敏度均较高的传感器。该传感器的测试结果为：当传感器表面压力一定时，复眼结构的电容式压力传感器的灵敏度达到了0.32 kPa-1，响应时间和恢复时间分别为130ms和120ms，迟滞性参数均小于7％，经过12000次的撞击实验，传感器仍然能保持稳定的输出。制备的传感器具有较强的响应特性、良好的恢复性和稳定性，能够适应柔性可穿戴电子器件的应用需求。     

基于复眼微结构的柔性压力传感器制备及测试撤回

对柔性压力传感器进行了设计和研究,总体采用三明治式结构,介质层选择了复眼微结构的设计方式,电极层则需要在改性后的PDMS表面溅射一层金属银。将制备的三层结构通过键合的方式组成响应速度和灵敏度均较高的传感器。该传感器的测试结果为：当传感器表面压力一定时,复眼结构的电容式压力传感器的灵敏度达到了0.28 kPa-1,响应时间和恢复时间分别为58 ms和43 ms,迟滞性参数均小于7%,经过12 000次的撞击实验,传感器仍然能保持稳定的输出。制备的传感器具有较强的响应特性、良好的恢复性和稳定性,能够适应柔性可穿戴电子器件的应用需求。     

基于微结构PDMS介质层的电容式柔性阵列压力传感器

提出了一种微结构聚二甲基硅氧烷(PDMS)为介质层的柔性阵列压力传感器,采用微电子机械系统(MEMS)工艺实现了传感器电极的制备,采用三明治的结构实现了柔性阵列压力传感器的制备。利用压力机和LCR电桥对不同厚度的微结构PDMS作为介质层的传感器性能进行了测试。测试结果表明,采用微结构PDMS为介质层明显提高了传感器的灵敏度,当介质层厚度为0.5 mm时,0～5 kPa和5～20 kPa下传感器的灵敏度分别为0.18 kPa-1和0.02 kPa-1,同时传感器具有良好的重复性(>1 000次)、快速的响应时间(<200 ms)和低的检测极限(约为5.5 Pa)。该传感器能够准确、灵活地监测外部压力的变化和分布,适用于未来智能机器人中电子皮肤的应用。     

介电层造孔优化ITO-PET/PDMS/ITO-PET结构的电容式柔性压力传感性能

灵敏度是柔性压力传感器的重要性能指标,为了有效提高传感器的灵敏度,同时兼顾其他各性能,选用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为复合介电层材料、氧化铟锡-聚对苯二甲酸乙二醇脂(ITO-PET)作为电极材料、二亚硝基五亚甲基四胺(DPT)作为造孔试剂,通过介电层造孔的方式,尝试配置不同质量分数DPT的DPT-PDMS试剂来寻找最佳配比,使制备的ITO-PET/PDMS/ITO-PET结构的电容式柔性压力传感器的灵敏度显著提高,在低压范围灵敏度达到了1.65 kPa^-1,相较于没有造孔的PDMS电容式柔性压力传感器的灵敏度(0.36 kPa^-1)提高了3.58倍,最终取得了灵敏度高、工作压力范围(0～8 kPa)宽、阻滞误差小、循环稳定性高、工作温度范围(0～80℃)广、响应时间(<65 ms)短的电容式压力传感特性。由此可见,对介电层造孔能够有效提高传感器的灵敏度,并且传感器的其他性能均表现良好。     

高性能电阻型柔性压力传感器研究进展

对电阻型柔性压力传感器的材料、制备和应用场景进行了简单阐述,重点介绍了通过引入微结构提升电阻型压力传感器性能的设计理念,分别评述了国内外研究中,天然表面微结构、仿生微结构和多孔结构对器件压阻灵敏度的提升,以及跨尺度结构、多级结构和多层结构对测量范围的进一步拓展.简单介绍了本征导电和填充型导电两种材料类型,进一步针对表面...     

基于石墨烯/PDMS介质层的柔性压力传感器

提出了一种以石墨烯/PDMS为介质层的柔性压力传感器,主要介绍了石墨烯/PDMS介质层和柔性压力传感器的制备方法,研究了石墨烯浓度和石墨烯/PDMS介质层厚度对传感器灵敏度的影响。利用压力机和阻抗分析仪对柔性压力传感器进行了测试,结果表明柔性压力传感器有大的工作范围(0～20 kPa)和高的灵敏度(在0～3 kPa的灵敏度为0.3 kPa~(-1),3～8 kPa的灵敏度为0.06 kPa~(-1),8～20 k Pa的灵敏度为0.017 kPa~(-1));同时传感器的可恢复性和重复性能良好,可灵敏地检测手指的弯曲,在机器人皮肤和智能穿戴领域有着广阔的应用前景。     

MXene 柔性压力传感器的制备与性能

柔性压力传感器作为一种新型的压力电子器件已经在医疗健康监测、智能可穿戴的电子设备、人机数据交互平台等领域广泛应用。采用磁控溅射法制备叉指电极,通过湿法腐蚀法获得MXene胶体溶液,利用压电式按需喷印技术将MXene胶体溶液覆盖在叉指电极的上方,从而完成压敏活性层的制备。利用扫描电子显微镜(SEM)对MXene压敏活性层的形貌进行表征,结果表明压敏活性层表面平滑整齐、成膜均匀、结构清晰。对制备的柔性压力传感器进行灵敏度检测。结果表明当压强在0～5 kPa的区间内时,传感器具有较高的灵敏度,为0.139 kPa^-1。最后对该传感器进行人体运动传感性能测试。结果表明该MXene柔性压力传感器有望在可穿戴电子以及医疗监测领域广泛应用。     

柔性压力传感器成型技术及制备工艺研究进展

应用日益广泛的可穿戴设备要求其中的传感器件可拉伸、可弯曲，因此柔性传感器已受到人们的重视。文章对柔性压力传感器的微结构、材料、制备工艺等方面进行了综述，重点总结了现阶段柔性传感器所采用的各种结构，比较了天然微结构、仿生表面微结构、多孔结构、多级结构、多层结构柔性压力传感器的重要性能。介绍了目前常用的柔性基底材料和导电活性材料，对比了光刻技术、3D打印等制造工艺的优缺点，对柔性压力传感器的未来研究方向进行了展望。文章对相关柔性器件的研究具有较高的理论价值和工程参考意义。     

基于粒度梯度的MXene复合棉织物压力传感器开发及应用研究

近年来基于纺织品的传感器因其出色的柔软性和透气性在传感领域受到广泛关注,而MXene凭借其卓越的导电性、生物相容性和机械性能,成为柔性传感器的理想选择。然而,基于MXene的柔性织物传感器大多制备过程复杂。研究采用简便高效的抽滤技术,制备了MXene复合棉织物,探究MXene粒度对复合棉织物形貌、导电性、耐洗性、透气性和拉伸性的影响。研究结果表明,通过粒度梯度分层负载的方式,可以显著提升复合棉织物的整体性能。此外,探究了不同MXene浓度对压力传感器灵敏度的影响。当浓度为0.4 mg/mL时,传感器在宽传感范围(0～160 kPa)展现出高灵敏度(64.95 kPa^-1)、快速响应和恢复时间(127 ms/165 ms)、低检测限(10.8 Pa)和良好的耐用性能(1000次循环)。该传感器不仅可用于人体运动监测,还可作为高效的独立加热器使用,为功能性监测和医疗诊断应用提供了研究参考。     

基于空心微柱介电层的柔性电容式压力传感器

提出了一种使用空心微柱介电层的柔性电容式压力传感器,通过倒模的方法制备PDMS和BaTiO₃复合材料的空心微柱介电层,通过在PET薄膜上丝网印刷导电银浆制作为阵列式电极。实验表明,该传感器在压力范围为0～5 kPa, 5～50 kPa和50～200 kPa时的灵敏度分别为0.498,0.026和0.008 kPa^-1,最小检测压力可达35 Pa,在1000次重复压力实验中表现稳定,且具有快速的响应速度(约134 ms)。该传感器制备方法简单高效,制作成本低且便于大规模制备,同时该传感器在准确性、稳定性、灵活性等方面都有优秀的表现,可被应用于可穿戴电子设备和智能机器人等领域。     

高灵敏度网状石墨烯微弱压力传感器的研究北大核心

为了改善微弱压力传感器的灵敏度，利用微结构来产生压阻效应的方法，制备出一种性能优异的压力传感器。研究了三种不同结构的石墨烯压力传感器，并设计和研究了石墨烯压力传感器的版图结构、工艺制备流程和材料表征。最后，对三种不同结构的石墨烯压力传感器进行了灵敏度测试。实验结果表明，网状结构的石墨烯压力传感器具有较高的灵敏度，在低压强下(0～200 Pa)的灵敏度可达到0.303 kPa-1,最低可检测到24.5 Pa的压强。该网状结构的石墨烯压力传感器是一种可以感知微弱压力变化的高性能压力传感器。     

基于MXene的柔性压力传感器制备及其表征

柔性压力传感器在可穿戴电子设备、电子皮肤、人机交互等领域具有广泛的应用。我们以MXene修饰的聚氨酯海绵作为导电材料、微结构化设计的PET薄膜作为基础材料,设计并制备了一种基于MXene的柔性压阻式压力传感器。该传感器具有制造工艺简单、成本较低等优点。对传感器的压力传感性能和稳定性功能进行了表征,结果表明,该传感器灵敏度高(0.345 kPa^-1,0～6 kPa; 2.270 kPa^-1,6 kPa～11 kPa)、动态响应时间快(380 ms),在连续的加载-卸载测试循环中保持良好的重复稳定性。我们还对传感器的压力感知功能进行了可视化验证。该传感器有望应用于可穿戴设备、柔性电路、电子皮肤等相关领域。     

石墨烯/PDMS仿生银杏叶微结构柔性压阻式压力传感器

柔性压阻式压力传感器是可穿戴健康监测系统和人机交互设备的重要组成部分。在实际应用中,对具有高灵敏度和宽线性范围的压阻式压力传感器的需求迫切。以石墨烯油墨为功能层、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为柔性材料,设计并制备了具有仿生银杏叶微结构的柔性压力传感器。利用扫描电子显微镜(SEM)表征了传感器的表面形貌。结果表明,仿生银杏叶表面的微结构包括平行叶脉和各种形状不一的凸起。该传感器具有1.56 kPa~(-1)的高灵敏度和22.6 Pa～20 kPa的宽线性范围,当施加不同的载荷时有明显的台阶现象,并且可以在10 000次的循环压力测试下保持稳定良好的性能。传感器的响应时间缩短至80 ms左右。此外,该压阻式压力传感器可用于检测人体关节的运动,表明其在健康监测和电子皮肤中应用潜力巨大。     

高性能激光诱导石墨烯压力传感器的研究

为了保证在低成本、易制备的前提下提高激光诱导石墨烯压力传感器的性能,设计了一种石墨烯压力传感器的放大结构。表征了激光诱导石墨烯压力传感器的表面结构,分析了表面多孔泡沫结构对压阻效应的影响,采用COMSOL软件对传感器放大结构的受力情况进行仿真分析,得到在外界压力下石墨烯层的受力情况。选用3D打印方法制备树脂材料放大结构基底,在低成本的同时兼顾了轻质、高精度、高机械强度等性能。测试结果表明,压强在5～20 kPa范围内时,该放大结构的灵敏度较无放大结构提高了约43%。     

基于咖啡环效应的宽程柔性应变传感器

柔性传感器是柔性电子器件中关键的一种器件,柔性电子的快速发展对传感器的线性度、灵敏度和响应时间等性能提出了更高的要求.基于此,通过咖啡环效应在聚二甲基硅氧烷(PDMS)上沉积碳纳米管(CNT)形成厚度梯度传感薄膜,制备了兼具宽程、线性良好、灵敏度高与响应快速的柔性应变传感器,且制备方法简单.传感器的响应时间为80 ms...     

基于纸基电极的柔性电容式压力传感器

柔性电容式传感器在人体运动检测设备和智能假肢手等可穿戴领域具有广泛的应用.以多壁碳纳米管(MWCNT)为导电材料、A4纸为基底、弹性海绵为介电层,将MWCNT喷涂于A4纸的表面形成电极,设计并制备了基于纸基电极的三明治结构柔性电容式压力传感器.该传感器具有制作工艺简单、材料易得和成本低等特点.测试结果表明:该传感器灵敏...     

柔性光纤压力传感器的制备工艺与参数研究

为了提高柔性光纤压力传感器的灵敏度和稳定性,对压力传感器结构设计、结构参数及制作工艺进行了研究。制作了基于不同浓度配比和不同固化时间的PDMS柔性光纤压力传感器,对比了不同参数下传感器的性能,得出了最佳的配比和固化参数,最后利用光频域反射计(OFDR)测量了光纤应变变化。结果表明,在PDMS基底厚度和固化温度恒定的情况下,浓度配比和固化时间均对柔性光纤压力传感器的灵敏度有影响,并验证了当施加压力的范围为0～276.2 kPa,加压的步长为27.6 kPa时,PDMS配比为8∶1,固化时间为2 h的传感器灵敏度最高,可达6.250 59με/kPa。同时,柔性压力传感器具有柔韧、轻薄、可测量复杂曲面等优点,为航天航海领域弧形物体表面压力测量提供了可靠的解决方案。     

基于PDMS-石墨烯泡沫的柔性压力传感器

为了解决柔性压力传感器在大的工作范围内工作时难以兼顾灵敏度的问题,设计了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)锥形微结构且夹层为石墨烯泡沫的柔性压力传感器.介绍了该传感器的制备方法,对比了有无锥形微结构的PDMS基底对传感器灵敏度的影响,分别对它们进行了相关测试.结果表明,具有锥形微结构基底的传感器具有更高的灵敏度,基于锥...     

基于ZnAl-LDH/MWCNT@MXene的柔性压力/温度双功能传感器

锌铝层状双氢氧化物/多壁碳纳米管(ZnAl-LDH/MWCNT)包覆金属碳化物MXene作为复合导电材料制备上下电极,以微结构聚二甲基硅氧烷(PDMS)为介电层,构建了一种柔性双功能传感器。通过器件输出电容信号监测压力,利用单电极的温阻变化监测温度。该柔性电容式传感器的导电层材料为ZnAl-LDH/MWCNT@MXene,搭配微结构为80目的介电层,其性能达到最优。在0～50 kPa时传感器的灵敏度高达1.57%/kPa。温度传感的灵敏度为2.3%/℃,工作温度范围为20～40℃。该器件实现了压力/温度两种物理量的传感,同时可以运用于人体运动和健康状态的实时检测。解决了柔性传感器功能单一的问题,为柔性传感器实现多功能应用提供基础。     

非对称式双层LC谐振结构的无线无源柔性压力传感器设计

通过归纳LC谐振器的基本工作原理,分析双层非对称式LC谐振结构的互感耦合模型,提出了一种新式非对称式双层LC谐振结构的无线无源柔性压力传感器的设计方案。通过建立集总电路模型,用SPICE软件进行电路仿真分析验证该设计模型的可行性,并用HFSS软件电磁仿真对比该结构与单层LC结构以及双层对称式LC结构区别。结果表明,该设计利用双层非对称式LC结构的特定耦合方式,降低了初始谐振频率,增大了品质因子,相对灵敏度提高了6.6％。