Adv. Funct. Mater. || 在超宽压力范围内具有高灵敏度和线性的多层分级织物触觉传感器
触觉传感器是能够通过物理接触量化触觉信息的电子设备，并且用于监视和控制各种应用，从显示器上的触摸传感器到设计成与物体交互的机器人。随着信息技术的发展，人们对高性能触觉传感器的需求也在增加，这些传感器可用于下一代设备，如电子皮肤、物联网等设备和人机界面。 为了满足这些要求，触觉传感器需要高的压力灵敏度、宽的传感范围、机械的灵活性和可重复性。由于灵敏度和线性检测范围之间的权衡，高灵敏度、宽压力范围的触觉传感器的研制仍然是一个重大的挑战。 韩国延世大学的 Prof. J. Kim R课题组介绍了一种包括堆叠碳纳米管和Ni织物的触觉传感器，织物的分层结构有利于它们在压力下接触面积的显著增加。基于织物的层次结构和多层几何结构，全织物传感器在宽压力范围（0.2-982 kPa）下具有显着的压力传感性能和高灵敏度（26.13 kPa-1） ▲ 图1. a.由交替堆叠的Ni和CNT-织物，PET膜和棉基材组成的传感器的示意图； b.触觉传感器的传感机制； c.制造的触觉传感器的照片； d.照片和光学显微镜图像，表示传感器的横截面视图； e，f.CNT和Ni涂层织物的SEM图像； g. CNT涂层织物的3D激光扫描共焦图像； h. 沿g.中所示的线（AA'和BB'）测量的横截面高度。 ▲ 图2.基于织物的电阻式触觉传感器的压力传感特性。 ▲ 图3.全织物触觉传感器，适用于可穿戴应用。 ▲ 图4.展示了基于柔性织物的键盘。 本工作开发了一种基于织物的电阻式触觉传感器，它采用交替堆叠的CNT和Ni织物，具有灵活性和高灵敏度。织物的分级结构提供了大的表面积和微观粗糙度，导致织物之间响应施加的压力的接触面积显着增加。另外，多层结构可以进一步增加接触面积并有效地将应力分布到每层，大大增强了灵敏度和线性度。鉴于优势包括织物的卓越性能和结构设计，我们的传感器具有26.13 kPa -1的显着高灵敏度在0.2至982 kPa的宽压力范围内。实验证实，包括快速响应，高重复性，再现性和灵活性在内的优异性能。制备的高性能触觉传感器将为实现可穿戴医疗设备，机器人的交互式控制以及其他人机界面等多种应用提供新的机会。 研究成果“Multi-Layered, Hierarchical Fabric-Based Tactile Sensors with High Sensitivity and Linearity in Ultrawide Pressure Range .”发表在Adv. Funct. Mater.上。 ///DOI: 10.1002/adfm.201902484///
查看全文
作者最近更新
-
柔性传感器的分类及制造方法综述材料前沿科技
2017-09-14
评论0条评论