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。     

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...     

压阻式柔性压力传感器的研究进展

随着智能化技术及物联网的不断发展,柔性压力传感器作为可穿戴电子设备和电子皮肤的核心器件,拥有了越来越广阔的市场。经过了十余年的发展,压阻式柔性压力传感器的相关研究已经从探究具有压敏效应的导电高分子复合材料发展到了对高性能传感器的制备研究。为了获得高性能的柔性压力传感器,研究者们在传感器的材料、结构及器件设计等方面进行一系列的创新型研究工作。目前已经研制出了一些基于新型材料与结构的高性能、低成本的柔性压力传感器,并且在可穿戴传感器、电子皮肤等应用领域已经获得了一定程度的发展。本文综述了近年来压阻式柔性压力传感器在材料、结构及应用方向的创新及发展,并对该类传感器的发展进行了展望。     

印刷柔性电子应用于电子纸驱动及背板的研究与实现

针对现有电子纸驱动及背板产品在使用中出现的无法弯折、成本高、污染大等问题,研究了印刷柔性电路技术、印刷柔性电子纸驱动电路及背板结构和印刷材料。通过采用卷对卷印刷工艺实现电子纸驱动电路及背板的生产,使电子纸驱动电路及背板满足轻、薄、柔等特点,并对柔性电子技术应用于阵列式压力传感器、柔性压电式压力传感器等探索,为再生能源企业发展提供方向。     

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...     

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...     

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。     

基于磨砂玻璃压印的压阻式柔性压力传感器

柔性压阻传感器结构简单、电阻变化范围宽、灵敏度高,在电子皮肤和医疗健康检测等领域受到广泛的关注和研究.使用不同目数的磨砂玻璃作为模具制备了具有微结构的多壁碳纳米管(MWCNT)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)导电复合材料,并实现了微结构柔性压阻传感器.研究表明,目数最小(微结构尺寸为125 μm)的磨砂玻璃制备的传感器具有...     

高性能可穿戴式柔性压力传感器的制作与检测

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。     

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。     

可穿戴柔性电子应变传感器进展及其应用研究

柔性应变传感器作为智能传感技术的核心,具有高柔韧性、高灵敏度、高稳定性等优势。柔性应变传感器与人工智能技术融合,可对人体生命活动所产生的信号进行全方位、多角度、多层次的数据采集,实现在医疗监护、人机交互和电子皮肤等领域的应用。综述了柔性应变传感器的类型,阐述了柔性应变传感器的传感机制以及不同微结构的传感器在检测范围、灵敏度和稳定性方面的优势,梳理了近十年来可穿戴柔性应变传感器的发展趋势和研究进展,就柔性应变传感器在人体运动检测、医疗监护、虚拟现实和电子皮肤领域的应用进行综述,总结了柔性应变传感器亟需解决的关键性问题以及未来发展的动向。     

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。     

CMOS工艺兼容多晶硅压力敏感膜的设计与加工

在MEMS表面加工工艺中，多晶硅薄膜是微结构的重要组成部分。本文考虑加工工艺中残余应力的影响和多晶硅材料的强度范围，建立多晶硅膜的大变形模型，设计可用于压力传感器应用的多晶硅薄膜几何尺寸。采用有限元方法对多晶硅薄膜进行力学分析和设计验证，提出了CMOS工艺兼容的多晶硅压力敏感膜的加工方法，并且根据所设计的工艺进行了电容式压力传感器微结构的加工，加工结果说明了多晶硅薄膜设计的合理性和CMOS兼容工艺的可行性。     

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。     

基于MEMS技术的柔性Ni基热敏传感器阵列研制

利用Ni材料的高电阻温度系数特性,结合MEMS微加工技术,研究开发了全柔性的Ni基热敏传感器及其阵列.对传感器阵列的材料选择、Ni薄膜电阻的特点以及制备工艺进行了研究.通过油浴升温和电流阶跃响应方法实现了对传感器重要静态、动态参数的测量.实验结果表明,该热敏电阻传感器在5～80 ℃范围内具有电阻温度系数高、热响应速度快的特点.该柔性传感器阵列可方便贴附于曲型表面,为温度、速度、剪应力等快速分布式低侵入测量提供了新型支持手段.     

激光诱导石墨烯柔性可穿戴传感器的研究进展

柔性可穿戴传感器因柔软轻便、延展性强且可用于健康管理、环境监测、食品检测、储能器件等领域而备受关注,基于激光诱导石墨烯的柔性可穿戴传感器克服了传统可穿戴设备的不足,其制备过程具有单步原位制备、绿色环保、低成本等优势,符合新型便携式/可穿戴电子产品向着智能化、微型化、高集成度、柔性化方向发展的趋势,具有良好的发展前景。本文首先阐述了石墨烯的传统制备工艺与激光诱导石墨烯的优缺点;然后分析了碳前体、激光器类型、激光参数、掺杂改性等影响因素对激光诱导石墨烯的结构和性能的影响;接着介绍了激光诱导石墨烯在柔性应变传感器、柔性生理传感器、柔性化学传感器等方面的应用研究;最后,对其应用前景进行了展望。     

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。     

喷墨柔性传感器的应用前景及优势分析

柔性传感器是一种新型的电子器件,具有体积小、可弯曲、可伸缩等优点,性能极佳,具有重要的研究价值。近年来,世界各国都在加紧研究高性能的柔性传感器,一定程度上扩大了柔性传感器的应用范围,如医疗健康、智能家居、机器人等领域。文中对基于喷墨打印的柔性传感器制备工艺展开了研究,具体分析了柔性传感器的设计方法、性能、优势以及具体应用领域。在大数据时代背景下,随着各种前沿科技的不断发展,传感器的生产规模和经济规模将持续扩大,并将会有更广阔的发展空间,催生新的市场。     

柔性可弯曲人工超构材料太赫兹波超吸收研究

近年来,由亚波长人工微结构单元组成的超构材料,因其具有自然材料所不具备的奇特物理性质,吸引了人们的广泛关注.其中最有趣的应用之一就是利用亚波长人工微结构增强对电磁波的吸收.设计并实现了一种人工超构材料柔性可弯曲的高性能太赫兹吸收器.为了实现最优的结构设计,分别对器件的结构周期、金属条宽度、介质层厚度和材料光学性质等关键结构及材料参数进行了系统优化.实验结果显示在频率3 THz附近器件峰值吸收率高达99%,与数值模拟结果相吻合.