突破性柔性压力传感器为应力检测带来新变革

近年来，柔性压力传感器因其类皮肤的感知特性，在交互技术、健康监测和机器人系统等多个领域展现出巨大潜力。这类传感器通常借助金字塔、圆顶、皱纹以及多层等微结构设计，以提高灵敏度与耐用性。然而，现有设计往往需要复杂的制造流程。

为解决这一问题，研究人员提出了一种简化制造工艺的新方案，同时增强传感器对压力变化的响应能力和抗应力性能，为柔性电子器件的发展注入了新动力。

最新发表于《微系统与纳米工程》期刊的研究中，科研团队展示了一种具有极高抗压能力的柔性压力传感器。该传感器采用嵌入式周期性微狭缝结构，结合多壁碳纳米管（MW-CNT）与聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合材料，标志着压力传感技术的又一重要进展。

测试结果表明，该传感器的耐应力水平可达到400 kPa，理论值甚至高达2.477 MPa。其灵敏度达到18.092 kPa^-1，在该领域树立了新的性能基准。

周期性微狭缝的引入，使传感器在高压条件下仍能保持显著的形变能力，从而扩大了其工作范围。同时，该结构避免了传统模具制备和脱模过程中的复杂操作。此外，优化的MW-CNT与PDMS比例确保在负载时，传感膜层内部及单元间形成多个稳定接触点，从而提升整体响应效率。

这项创新设计赋予传感器在多种场景下的应用潜力，包括风向感知、医疗健康监测及车辆载重检测等。

项目负责人指出：“我们提出的微槽结构不仅简化了制造流程，还显著拓展了应用边界，使其适用于从生理监测到超高压力检测的多个领域。”

该传感器的出色性能，尤其是在高应力和微小压力变化检测方面的表现，有望在机器人技术、医疗诊断和汽车工程等领域产生深远影响，为非侵入式监测系统的发展提供新的可能。

更多信息：Song Wang 等，具有超高应力耐受性的柔性压力传感器，通过周期性微狭缝实现，《微系统与纳米工程》（2024）。DOI：10.1038/s41378-023-00639-4

期刊信息：微系统与纳米工程

由中国科学院提供

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