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- 超韌性柔性傳感器在壓力檢測(cè)領(lǐng)域開辟了新局面
- 來源：中國科學(xué)院 發(fā)表于 2025/11/30
擬議傳感器的實(shí)際應(yīng)用。圖片來源：微系統(tǒng)與納米工程
近年來，柔性壓力傳感器被開發(fā)出來，以模擬人體皮膚的敏感性，極大地促進(jìn)了交互技術(shù)、健康監(jiān)測(cè)和機(jī)器人等領(lǐng)域。這些創(chuàng)新利用了多種微觀結(jié)構(gòu)策略，包括金字塔形、圓頂形、皺紋結(jié)構(gòu)和分層結(jié)構(gòu)，以提升靈敏度和耐久性。盡管具有潛力，當(dāng)前設(shè)計(jì)往往涉及復(fù)雜的制造工藝。
為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，新方法旨在簡化傳感器制造，同時(shí)拓寬壓力檢測(cè)能力和耐應(yīng)力，推動(dòng)傳感器技術(shù)的邊界，朝著更高效、更靈活的應(yīng)用方向發(fā)展。
一項(xiàng)發(fā)表在《微系統(tǒng)與納米工程》期刊上的新研究介紹了一種以極高抗應(yīng)力著稱的前沿柔性壓力傳感器。這一技術(shù)突破利用了嵌入MW-碳納米管和聚二甲基硅氧烷（PDMS）復(fù)合材料中的周期微狹縫，標(biāo)志著傳感器能力的重大進(jìn)步。
這一新穎構(gòu)型顯著提升了傳感器承受極端壓力的能力，實(shí)驗(yàn)測(cè)試顯示其耐應(yīng)力達(dá)400 kPa，理論預(yù)測(cè)可達(dá)2.477兆帕。此外，該設(shè)計(jì)還實(shí)現(xiàn)了18.092 kPa的顯著靈敏度−1，為壓力傳感器性能樹立了新標(biāo)準(zhǔn)。
微縫的集成促進(jìn)了高壓下的顯著變形，拓寬傳感器的工作范圍，同時(shí)避免了傳統(tǒng)成型和脫模工藝的復(fù)雜性。這一特性結(jié)合最佳的MW-CNT/PDMS比值，確保在負(fù)載時(shí)，傳感薄膜內(nèi)及周期性傳感單元之間連續(xù)出現(xiàn)多個(gè)接觸點(diǎn)。
這些功能共同提升了傳感器的效能，使得從風(fēng)向監(jiān)測(cè)到高風(fēng)險(xiǎn)健康監(jiān)測(cè)和車輛載重檢測(cè)等多種應(yīng)用成為可能。
首席研究員表示：“這一創(chuàng)新的微槽策略不僅簡化了傳感器的制造工藝，還顯著拓展了其應(yīng)用范圍，從健康監(jiān)測(cè)到超高壓傳感應(yīng)用，如車輛載荷檢測(cè)�！�
該傳感器的高應(yīng)力耐受性和靈敏度在機(jī)器人、健康監(jiān)測(cè)和汽車行業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域具有深遠(yuǎn)影響。其檢測(cè)微小壓力變化的能力為非侵入性健康監(jiān)測(cè)設(shè)備開辟了新可能。
更多信息：Song Wang 等，具有超高應(yīng)力耐受性的柔性壓力傳感器，通過周期性微狹縫實(shí)現(xiàn)，《微系統(tǒng)與納米工程》（2024）。DOI：10.1038/s41378-023-00639-4
期刊信息：微系統(tǒng)與納米工程
由中國科學(xué)院提供
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