创新柔性压力传感器突破应力耐受极限
科技研习社
创新柔性压力传感器突破应力耐受极限
在现代传感器研究领域，柔性压力传感器正逐步走向成熟，其设计灵感源自人体皮肤的感知机制，广泛应用于人机交互、健康监测和智能机器人等领域。近年来，研究人员通过引入金字塔形、圆顶状、皱纹化和多层结构等微观结构，提升了设备的响应灵敏度和机械耐久性。
尽管现有技术已取得一定进展，但复杂的制造流程和材料组合往往限制了其大规模应用。为解决这一瓶颈，研究人员提出了一种全新的结构设计理念，致力于在简化制造工艺的同时，增强传感器的应力适应能力与工作范围。
最新研究成果发表于《微系统与纳米工程》期刊，介绍了一种具备超高抗应力能力的柔性压力传感器。该传感器采用周期性微狭缝结构，结合MW-碳纳米管（MW-CNT）与聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合材料，显著提升了设备的机械稳定性与传感性能。
实验数据显示，该传感器在承受400 kPa压力时仍能保持稳定工作，理论应力承载上限可达2.477 MPa，而其灵敏度达到了18.092 kPa−1，为柔性传感技术树立了新的性能标杆。
周期性微狭缝的设计不仅增强了材料在高压下的形变能力，还有效扩大了传感器的操作窗口，同时避免了传统成型与脱模工艺的繁琐过程。通过优化MW-CNT与PDMS之间的比例关系，传感器在受压时能够在传感单元内部与单元之间形成多个稳定的接触点，从而提升整体响应效率。
这一设计突破为多种实际应用打开了新路径，包括风向监测、健康状态追踪以及车辆载荷检测等。该传感器对微小压力波动的高灵敏度，为开发非侵入式医疗设备提供了新思路。
项目负责人指出，该微槽结构不仅简化了制造流程，还大幅扩展了应用前景，从基础健康监测到复杂的超高压传感任务，如车辆载重监控，都展现出巨大潜力。
这项研究由中科院团队主导，成果发表于《微系统与纳米工程》，题为“通过周期性微狭缝实现超高应力耐受的柔性压力传感器”，DOI编号为10.1038/s41378-023-00639-4。
期刊信息：微系统与纳米工程
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