大連理工大學劉軍山研究員團隊與李明教授團隊等合作,獨辟蹊徑地提出一種納米工程策略,制造出亞微米厚度(0.85μm)柔性壓力傳感器。相關成果以封面文章形式發表于Small。
柔性壓力傳感器廣泛應用于生物醫學、腦機工程、智能制造等領域。柔性壓力傳感器通常由上下兩層柔性電 極層和中間的功能軟材料層組成,外界壓力會導致功能軟材料層壓縮變形,從而引起傳感器輸出信號改變。而這種以功能軟材料層壓縮變形為主導的傳感機理,要求電極層具有相對較大的抗彎剛度,且厚度一般要比功能軟材料層大1~2個數量級。因此,現有的柔性壓力傳感器厚度只能是百微米甚至毫米量級,嚴重影響了傳感器的輕質性、變形性和共形性。
團隊通過納米工程策略,將柔性壓力傳感器的傳感機理,由功能軟材料層的壓縮變形為主導,轉變為柔性電極層的彎曲變形為主導,從根本上解除了對于傳感器厚度的限制。并且由于超薄的柔性電極層擁有的變形能力,使得傳感器具有優異的檢測性能。傳感器的單位面積重量只有每平方米2.8克,相當于普通辦公打印紙的1/29,能夠承受曲率半徑小至8.8μm的面外超大彎曲變形,能夠與皮膚表面實現共性貼合。另外,傳感器的靈敏度為92.11 kPa-1,檢出限為0.8 Pa,均為目前公開報道的。
納米工程策略可以呈數量級地減少傳感器厚度,從而突破性提升傳感器的輕質性、變形性和共形性,同時還能使傳感器具有超高的檢測性能,為柔性壓力傳感器的設計和制造提供了一種全新思路。
來源:傳感器專家網
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