上海工程技術大學宋仕強副教授《Nano Energy》：仿生策略用于構建高靈敏度和寬壓力范圍的壓力傳感器
2022-07-05 來源：高分子科技
一般來說，壓力傳感器的高靈敏性與寬檢測范圍往往不能兼得。例如，在柔性材料表面引入分層微結構可以有效提高壓力傳感器的靈敏度，但由于微結構的可壓縮性有限，只有在較低的壓力范圍才能產生高靈敏度，因此制備一種在寬壓力范圍內高靈敏度的柔性壓力 傳感器是一項重大挑戰。
鑒于此，上海工程技術大學宋仕強副教授與其研究生張翠芬, 基于在應力應變傳感器領域(J. Mater. Chem. A, 2021,9, 3931; J. Mater. Chem. C, 2021, 9, 15337; Eur. Polym. J., 2022, 164: 110980)的研究基礎，受壁虎觸角和人體骨骼結構啟發，設計制備了一種分層梯度結構，可以同時提高靈敏度和拓寬壓力工作范圍并確保長時間使用時的信號穩定性。這種傳感器具有半球陣列和梯度孔隙結構，允許其從微小壓力到高壓力區域內發生大幅度變形，顯著提高了傳感器在形變壓力范圍內的靈敏度。該傳感器在0~1.9 kPa壓力范圍內敏感度可達102.3 kPa-1，壓力檢測范圍為0~400 kPa，且具備響應迅速 (35 ms)和良好的信號穩定性(>5000)等特點。通過簡單的制備方法和結構設計實現了壓力傳感器高靈敏度和寬壓力工作范圍，使其實際應用范圍廣泛。
圖1 材料設計原理及制備過程
圖2 HGA的形態及數據模擬
圖3 傳感性能測試及對比
圖4 傳感器對于不同壓力的感知信號
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285522005900
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（責任編輯：xu）
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