基于弹性聚合物复合材料的压阻式柔性应变传感器研究进展

综述了近年来基于弹性聚合物复合材料的压阻式柔性应变传感器的研究现状,包括压阻式柔性应变传感器的结构、传感机理、传感器基质,以及导电材料种类、结构控制方法及应用等。指出了现阶段压阻式柔性应变传感器研究面临的主要问题,并对其未来发展方向进行了展望。     

基于PDMS基柔性传感器的智能感知系统

柔性传感器与受力被测体可以产生一致的形变,基于空间限域强制组装原理,以PDMS为基体,通过控制变量法分别分析微结构、膜片厚度、填料含量对感应膜片压阻特性的影响,选取三角微结构、厚度为0.3 mm、石墨烯含量为0.5％的导电薄膜作为敏感元件,使用PDMS薄膜将其封装为压阻式柔性传感器,传感器测量范围和对应输出阻值范围分别...     

柔性可穿戴压力传感器的研究进展

简单介绍了压电、压容和压阻柔性压力传感器的特点,着重阐述了3种柔性压力传感器的工作原理及常用的柔性材料,综述了其在电子皮肤、人机交互、保健康复,生理信号监测等领域的应用。最后指出了近年来柔性压力传感器的国内外研究现状及发展过程中存在的问题,并对其面临的挑战与未来的发展进行了展望。     

压力传感器三维架构PDMS基活性材料的最新进展

柔性压阻式压力传感器因其诸多优点在多个领域具备良好的应用前景而成为研究热点,作为压力传感器主要组成部分之一的活性材料,对器件的性能具有举足轻重的影响,聚二甲基硅氧烷（PDMS）因具备良好的综合性能而与导电填料结合用来制作活性材料。随着对传感器的性能要求不断提高,活性材料的结构从二维跨入了三维层面,成为大家关注的焦点。该文在简单介绍传感器工作原理和所用材料的基础上,对三维架构PDMS基活性材料的常用制备方法和最新的研究进展情况进行了重点论述,并提出了目前存在的问题和未来的研究方向。     

二维导电材料/柔性聚合物复合材料基可穿戴压阻式应变传感器的研究进展

可穿戴应变传感器在人体运动检测、健康监测、可穿戴电子设备和柔性电子皮肤等新兴领域具有极大的应用前景。近年来,由二维（2D）导电材料和柔性聚合物基体组成的可穿戴压阻式应变传感器具有较高的灵敏度、良好的拉伸性和柔韧性、优异的耐久性、可调的应变传感性和易加工等特点,受到广泛关注。基于此,本文对基于2D导电材料/柔性聚合物复合材料（2D-CPC）的可穿戴压阻式应变传感器的类型、传感机理、性能指标、影响因素及应用等进行了综述,并对其未来发展趋势进行了展望。     

二维导电材料/柔性聚合物复合材料基可穿戴压阻式应变传感器的研究进展

可穿戴应变传感器在人体运动检测、健康监测、可穿戴电子设备和柔性电子皮肤等新兴领域具有极大的应用前景.近年来,由二维(2D)导电材料和柔性聚合物基体组成的可穿戴压阻式应变传感器具有较高的灵敏度、良好的拉伸性和柔韧性、优异的耐久性、可调的应变传感性和易加工等特点,受到广泛关注.基于此,该文对基于2D导电材料/柔性聚合物复合...     

石墨烯/聚合物泡沫压阻式应变传感器研究进展

基于石墨烯和聚合物的三维多孔结构的导电聚合物基复合材料（CPCs）具有轻量化、高灵敏度、宽应变检测范围、低成本和可扩展性等优点，已成为可穿戴柔性应变传感器的理想选择。首先，总结了柔性压阻式泡沫应变传感器的裂纹扩展机制、重叠-断开机制和隧穿效应机制；其次，介绍了3种具有多孔结构的石墨烯/聚合物柔性应变传感器的构筑工艺，包括基于聚合物泡沫、基于石墨烯/聚合物混合分散液、基于石墨烯泡沫的方法；然后，综述了通过上述3种工艺制备的柔性多孔应变传感器的传感性能，并列举了其在人体运动监测领域中的应用实例；最后，对基于石墨烯和聚合物的柔性多孔应变传感器面临的挑战和发展前景进行了展望。     

高灵敏、可穿戴生物质炭基柔性压力传感材料的制备与性能研究

杜仲残渣(EUR)是杜仲胶提取过程剩余的废弃物,是一种廉价、可再生、环境友好的资源,以其炭化物为导电材料、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为柔性基质,制备了廉价、对人体友好的复合柔性压阻式传感材料,并对材料结构以及压敏性进行了表征,测试了该压力传感材料从0到14 k Pa的响应特性。结果表明,在0.3 k Pa应力下具有高的灵敏度(142.1 kPa-1),所制备的CEUR/PDMS材料对应力变化响应稳定并具有良好的耐久性;该复合传感材料对手持不同质量烧杯、手机振动以及书写信号具有良好的响应。该复合材料制备工艺简单、成本低、响应性能优异且对人体无害,在可穿戴和监测人体活动等领域具有广泛的应用前景。     

基于微压印技术的柔性传感器的设计及制备

柔性传感器由于具有柔性、轻薄、力学性能优良且能与弹性被检测保持同步形变等优点,被广泛应用。由于聚二甲基硅氧烷(PDMS)聚合物具有高弹性、疏水性、防水性、加工性能较好,且易与多种材质在室温下结合等特点,提出了基于微压印技术及空间限域强制组装原理(SCFNA),以PDMS为基底,碳纤维(SCF)/碳纳米管(CNT)为导电填充填料,分别制成V槽微结构和平面2种结构的导电薄膜,以面对面的接触形式,采用PDMS薄膜将其封装成聚合物基柔性传感器。研究结果表明,在0～50 N范围内,聚合物基柔性传感器输出电阻与压力具有良好的线性响应特性,灵敏度能达到-27. 2Ω/N,重复性误差小于5. 5%,对传感器施压200次后,进行测试,稳定性误差小于6%。     

基于导电涂层微结构TPU柔性传感器的制备和性能

将具有表面微结构和平整的热塑性聚氨酯（TPU）传感基片封装成压阻型柔性压力传感器，其中前者（尺寸为10 mm×10 mm）的表面喷涂不同质量（0.02、0.05、0.1 g）的多壁碳纳米管（MWCNTs），并对微结构柔性传感基片表面形貌及传感器性能进行了表征和分析。结果表明，微结构传感基片表面上微柱顶面形成一定厚度的MWCNTs层，层内MWCNTs形成网络；喷涂较高MWCNTs质量时，传感器具有较高的灵敏度和较低的检测限，这归因于压力所致MWCNTs的网络搭接程度和传感基片间接触面积的增加量较大；喷涂0.1 g MWCNTs时，传感器的灵敏度为0.143 kPa^-1（0~3 kPa），检测限低至100 Pa，在较宽压力范围内（3~200 kPa）仍有一定的压阻响应，能在4 000次的循环压缩/释放测试（峰值压力约200 kPa）中保持稳定的压阻响应，且可准确检测典型人体运动所产生的压阻响应，具有应用于智能穿戴领域的潜能。     

基于热压印—半固化法制备V-cut结构柔性电阻式压力传感器

现代传感器领域中,由于柔性传感器的稳定性较高,量程较广,且具有良好的变形能力等特点,逐渐成为研究的热点,结合柔性传感器应用中提升灵敏度和减小误差值的要求,采用差温热压印方法以及半固化封装工艺,以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体,内部填充高电导率材料碳纤维(SCF)和碳纳米管(CNT)制备一种新型PDMS/SCF/CNT...     

微结构构筑方式对柔性传感器性能的影响

设计了一种以聚二甲基硅氧烷/短切碳纤维(PDMS/SCF)复合材料为基材的柔性传感器,并通过在传感元件表面构筑的微结构阵列,实现了传感器的高灵敏度。通过模拟发现,V槽形微结构电阻对压力变化的响应性明显大于半球形微结构,并详细阐述了V槽形微结构阵列结构传感器的设计思路、结构特点、工作原理及制备流程。按照实验设计对PDMS薄膜传感器的性能等方面展开了系统的研究。测试结果表明,随着SCF含量的增加,传感器的灵敏度逐渐增加。当SCF含量为10%时,该V槽形微结构阵列柔性传感器的灵敏度为-0.72/kPa,比非结构化传感器的灵敏度高29倍,具有较高的可靠性,为柔性传感器提供了一种新的设计方案。     

硅压阻式轮胎气压传感器电路设计

分析硅压阻式压力传感器工作原理并比较电流源和电压源供电方式下温度变化时的测量效果,指出电流源供电电路所测结果不受温度变化的影响,可保证检测结果的真实性。硅压阻式压力传感器前置放大电路采用同相并联差动放大及级联对称全耗尽CMOS运放,具有较高增益和共模抑制比、低功耗及可在高温环境下稳定工作的特点。采用硅压阻式压力传感器可以满足轮胎气压检测的要求。     

硅压力传感器的可靠性强化试验

对硅压力传感器进行可靠性强化试验,并分析压阻式压力传感器的失效模式和失效机理。     

银纳米线电极微结构对柔性压力传感器灵敏度的影响

新型柔性压力传感器具有类似人体皮肤的可拉伸性以及对外力的感知特性,可被用于仿生电子皮肤及各种可穿戴电子设备,近年来引起了学术界和产业界的广泛关注。开发具有优异的传感灵敏度且制作工艺简单、节能、成本低廉的柔性压力传感器具有重要的科学与实际意义。本文以银纳米线(AgNWs)为电极材料,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为柔性基底,分别采用PDMS相纸原位固化和抽滤转移固化2种方式制备银纳米线/PDMS复合电极,以聚酰亚胺薄膜(PI)为介电层,将两电极面对面层压封装,得到电容式柔性压力传感器。利用激光共聚焦显微镜和扫描电镜比较了2种制作工艺得到的电极微结构,并研究了上述电极微结构结构对传感器灵敏度的影响。研究结果表明,电极表面银纳米线的蓬松程度及粗糙度能显著影响器件灵敏度。电极表面银纳米线处于较密实状态、粗糙度为0.4μm的传感器灵敏度约为0.43kPa-1;当电极表面银纳米线较为蓬松且粗糙度增大为0.7μm时,传感器灵敏度增大到0.65kPa-1。本文制作的柔性压力传感器具有高灵敏度、低成本的特点,可用于诸如脉搏、心率,发声震动,细微压力变化监控等方面。     

柔性压力传感器研究进展

简单介绍了柔性压力传感器的特点,着重阐述了柔性压力传感器工作原理的三种形式及常用的柔性材料,综述了其在人工电子皮肤、智能服装、可穿戴设备领域的应用,最后指出了柔性压力传感器发展过程中存在的问题并对其前景进行了展望。     

基于碳材料的柔性压力传感器研究进展

柔性压力传感器作为可穿戴电子技术的核心器件,近几年得到广泛的关注。本文综述了国内外高精度碳材料柔性压力传感器的研究进展,包括介绍其传感机理、主要材料(基底材料、活性材料、电极材料)、性能影响因素和优化方法以及在人体运动和健康监测等方面的最新应用。提出以碳基微纳米材料,如炭黑、石墨、碳纳米管、石墨烯等为感应活性材料的柔性压力传感器主要采用压阻和电容式传感机制,其具有高灵敏度和稳定性、宽线性和快速响应等特点,并能够通过控制碳材料的含量或结构来提高传感器性能。但低成本、高性能、低能耗和自驱动仍然是柔性传感器所面临的挑战,新型传感机制、新材料功能化以及柔性器件的整合技术将是未来发展方向。     

柔性压力传感器研究进展

简单介绍了柔性压力传感器的特点,着重阐述了柔性压力传感器工作原理的三种形式及常用的柔性材料,综述了其在人工电子皮肤、智能服装、可穿戴设备领域的应用,最后指出了柔性压力传感器发展过程中存在的问题并对其前景进行了展望。     

集成硅压阻传感器的发展及运用

介绍了集成硅压阻传感器的特点、应用及发展。     

NaCl颗粒对多孔PDMS薄膜构建柔性传感器灵敏度和响应特性的影响

通过在PDMS膜中加入Na Cl微米颗粒形成孔结构,制得以多孔PDMS膜构建的柔性电容传感器,测试了不同Na Cl质量分数下的灵敏度,同时对系统耐久性与响应速率进行了分析。结果表明,纯PDMS薄膜形成了较为光滑的表面,加入Na Cl颗粒的薄膜形成了大量的孔隙结构。Na Cl颗粒质量分数为20%的多孔传感器的灵敏度为0. 68 k Pa-1,相对于无孔PDMS薄膜传感器得到显著改善。当压力增大时,灵敏度减小。对颗粒进行更长时间研磨后得到更小粒径,获得更高的薄膜传感器灵敏度。孔结构能够促进薄膜传感器对外界压力形成更明显的数值反馈。当对传感器施加5. 0 Pa压力后,传感器实现了4 s以内的响应时间,可满足快速反应的要求。压力施加与去除的迟滞变化曲线基本重合,传感器只存在很低的迟滞。传感器弯曲前后灵敏度基本一致。