【儀表網 儀表研發】近日，中國科學院深圳先進技術研究院微創中心研究員王磊團隊設計出一種基于ZnO納米棒結構的新型柔性織物基底壓電壓力傳感器，相關研究成果以High-Performance Textile Piezoelectric Pressure Sensor with Novel Structural Hierarchy Based on ZnO Nanorods Array for Wearable Application為題，發表在Nano Research上。
柔性可穿戴電子器件因其優異的靈敏度、可延展性、耐久性以及與人體皮膚的相容性而得到廣泛的研究。特別是自供電智能穿戴設備，能夠有效地將各種機械運動轉化為電能，解決了穿戴式電子設備電源體積大、剛性差的缺點。課題組成員設計了一種基于ZnO納米棒結構的新型柔性織物基底壓電壓力傳感器，采用纖鋅礦晶體結構的ZnO納米棒和PVDF膜來賦予壓電效應。傳感器在0-2.5kPa壓力范圍內的靈敏度為0.62V/kPa，開路電壓高達11.47V左右，具有優越的機械穩定性和低檢測限(8.71pa)。
應用證明，傳感器可以檢測多種人體運動，如手腕的彎曲/放松運動和每個手指的彎曲/拉伸運動。因此，所制備的織物基底壓電傳感器可用于構建自供電壓電傳感器，并可用于實時監測人體信息。
深圳先進院客座學生譚永松為論文第一作者，王磊為論文的共同通訊作者，研究工作主體在深圳先進院完成。
T-FPE的傳感性能。(a)不同壓力(0.25-2.5kPa)下的壓電輸出電壓(b)T-FPES在2.5kpa不同頻率(0.1-1Hz)壓力下的輸出電壓(c)不同壓電層的輸出電壓(d)T-PEPS在2000個工作循環下的傳感穩定性試驗
壓電傳感器的應用演示。(a)T-PEPS在小/大彎曲位置產生的輸出電壓(a)的插圖分別顯示了T-PEPS在小/大彎曲位置的照片(b)手腕在不同彎曲度下的輸出電壓(c)手指彎曲和拉伸分別為5°、30°和60°時的輸出電壓(d)不同手指的輸出電壓(e)監測不同物體時傳感器的輸出電壓
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