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复合材料柔软性对倒金字塔微结构阵列传感器性能的影响

2021-09-10赵凌云黄汉雄罗杜宇苏逢春

高等学校化学学报 2021年9期

赵凌云,黄汉雄,罗杜宇,苏逢春

(华南理工大学,广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室,微/纳成型与流变学研究室,广州 510640)

近年来,柔性压力传感器由于可应用于可穿戴设备和电子皮肤等方面而得到较快的发展[1~3].不同于采用硅片和金属应变片制备的传统传感器,柔性压力传感器采用柔性基底制备,因此,能在实现器件传感性能的同时兼具柔性特性[4~6].根据工作原理的不同,柔性压力传感器可分为压阻型、电容型、压电型和摩擦起电型4种[7].压阻型传感器的工作原理是将所受压力的变化转变为器件本身电阻的变化,其结构简单、灵敏度较高、响应时间较短,成为近年来被广泛研究的对象.

通常,在柔性聚合物中加入碳纤维[8,9]和碳纳米管[10,11]等碳系填料或金纳米线[12]和银纳米线[13]等金属填料制备的导电复合材料具有压阻效应,可被用作传感材料.传感器如采用表面具有微结构的传感基片,微结构受压时产生形变可改变传感基片之间的接触电阻,进而提高传感器的灵敏度等性能.目前,柔性压力传感器所采用的微结构主要有波浪形[14,15]、金字塔形[16~18]和仿生微结构[19,20]等.Yu等[15]制备了传感基片表面具有波浪结构的传感器,由于压力引起的波浪结构形变可显著降低传感器的接触电阻,因此其具有0.722 kPa‒1的灵敏度和60 ms的响应时间.金字塔独特的尖锥结构使其具有优异的形变能力,受压时能显著改变传感器内部传感基片之间的接触面积.Qiu等[16]对……

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