传感器智造师
下载贤集网APP入驻自媒体
随着高分子科学的不断发展，利用聚合物材料体系实现的柔性压力传感器能够在很大程度上推动机器人、医疗保健、智能可穿戴等领域向着人类友好型器件的方向发展。 柔性材料易变形的特性，使其在力学传感过程中易实现高灵敏度，但同时也会因器件内部变形随机性过高，导致柔性传感器很难同时具备高精度。因此，如何克服材料本征特性，同时实现高灵敏度与高精度的柔性压力传感器极具挑战性。 该研究通过细化传感过程中“压力输入”→“材料变形”→“信号产生”过程，将一次压力传感过程在传感器内部拆分为A: “压力输入”→“材料变形”与B: “材料变形”→“信号产生”两个独立的过程，并将过程A的输出结果作为过程B的输入参量，由此两个过程相互耦合最终实现了高灵敏度和高精度的压力传感特性。 在过程A中，为了提高受力变形中的变形精度，团队摒弃了复杂的材料结构与组分，使用纯的柔性PDMS弹性体来“感受”压力，在合理的调控整个材料体系的应变分布后，可以实现整个传感器中90%以上的变形量均发生在该层。从而极大的减少整个传感器再受压变形过程中产生的不确定性变形，提高了其变形精度。 在过程B中，为了将过程A中“感受”到的压力信息转换为可检测的电学信号，团队利用超薄切片技术，将封装在树脂中的垂直碳纳米管阵列切割为两端开口的垂直碳纳米管复合材料。利用碳纳米管优异的场发射性质，以及F-N隧穿过程对隧穿距离极具敏感的特性，实现了将A过程中的变形信息放大为整体器件的电阻变化信息，从而实现了具有超高灵敏度的压力传感技术。
