超韧性柔性传感器在压力检测领域开辟了新局面

拟议传感器的实际应用。图片来源：微系统与纳米工程

近年来，柔性压力传感器被开发出来，以模拟人体皮肤的敏感性，极大地促进了交互技术、健康监测和机器人等领域。这些创新利用了多种微观结构策略，包括金字塔形、圆顶形、皱纹结构和分层结构，以提升灵敏度和耐久性。尽管具有潜力，当前设计往往涉及复杂的制造工艺。

为应对这些挑战，新方法旨在简化传感器制造，同时拓宽压力检测能力和耐应力，推动传感器技术的边界，朝着更高效、更灵活的应用方向发展。

一项发表在《微系统与纳米工程》期刊上的新研究介绍了一种以极高抗应力著称的前沿柔性压力传感器。这一技术突破利用了嵌入MW-碳纳米管和聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合材料中的周期微狭缝，标志着传感器能力的重大进步。

这一新颖构型显著提升了传感器承受极端压力的能力，实验测试显示其耐应力达400 kPa，理论预测可达2.477兆帕。此外，该设计还实现了18.092 kPa的显著灵敏度−1，为压力传感器性能树立了新标准。

微缝的集成促进了高压下的显著变形，拓宽传感器的工作范围，同时避免了传统成型和脱模工艺的复杂性。这一特性结合最佳的MW-CNT/PDMS比值，确保在负载时，传感薄膜内及周期性传感单元之间连续出现多个接触点。

这些功能共同提升了传感器的效能，使得从风向监测到高风险健康监测和车辆载重检测等多种应用成为可能。

首席研究员表示：“这一创新的微槽策略不仅简化了传感器的制造工艺，还显著拓展了其应用范围，从健康监测到超高压传感应用，如车辆载荷检测。”

该传感器的高应力耐受性和灵敏度在机器人、健康监测和汽车行业等多个领域具有深远影响。其检测微小压力变化的能力为非侵入性健康监测设备开辟了新可能。

更多信息：Song Wang 等，具有超高应力耐受性的柔性压力传感器，通过周期性微狭缝实现，《微系统与纳米工程》（2024）。DOI：10.1038/s41378-023-00639-4

期刊信息：微系统与纳米工程 

由中国科学院提供 

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