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碳纳米管组合喷涂和自扩散的柔性压力传感器

碳纳米管组合喷涂和自扩散的柔性压力传感器

  • 分类:新闻动态
  • 发布时间:2022-08-29 09:05
  • 访问量:

【概要描述】医疗健康和人机交互应用需要高性能可穿戴传感器,但由于灵敏度、压力范围和耐用性之间的权衡,它们的应用受到限制。

碳纳米管组合喷涂和自扩散的柔性压力传感器

【概要描述】医疗健康和人机交互应用需要高性能可穿戴传感器,但由于灵敏度、压力范围和耐用性之间的权衡,它们的应用受到限制。

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医疗健康和人机交互应用需要高性能可穿戴传感器,但由于灵敏度、压力范围和耐用性之间的权衡,它们的应用受到限制。本文,上海交通大学杨斌研究员团队在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Flexible Pressure Sensors with Combined Spraying and Self-Diffusion of Carbon Nanotubes”的论文,研究提出了碳纳米管(CNTs)的组合喷涂和自扩散工艺,以平衡和改善这些参数,使碳纳米管在薄膜固化前自发扩散到薄膜表面。

获得的传感器不仅实现了高灵敏度(155.54 kPa –1) 和超宽的压力检测范围 (0.1–500 kPa),而且还具有出色的耐用性(在 300 kPa 的高压下超过 12,000 次压力循环)。此外,该传感器具有快速响应(25 ms)、良好的稳定性和充分的灵活性。这个过程是一种通用的方法,可以提高各种类型的薄膜压阻传感器的性能。此外,制造的传感器可以灵活地缩放成传感器阵列,并与智能设备通信,实现无线智能监控。目前,该传感器在智能医疗健康和运动传感领域显示出广阔的应用前景。

综上所述,提出了一种将 CNT 扩散到低至 21-23 μm 的柔性薄膜表面的通用工艺,旨在结合 PDMS 表面的仿生凹凸微观结构,以平衡和提高灵敏度、压力范围和传感器的耐用性。使用该工艺制备的SPC传感器具有155.54 kPa –1的超高灵敏度以及高达 500 kPa 的宽压力范围。同时,即使在 300 kPa 的高压下超过 12,000 次压力循环,它也表现出出色的耐用性。此外,SPC传感器还具有灵活、响应时间(25 ms)和恢复时间(30 ms)极短、成本低、可靠性高等特点。

将 SPC 传感器应用于剪切力测试。测得重物与斜面之间的剪切力在误差范围内,表明其稳定性好。SPC传感器还用于人体不同位置,监测人体运动信号和生理信号。将SPC传感器集成到FPC鞋垫中进行步态分析,展现出其出色的空间感知能力。SPC传感器的数据可以通过蓝牙传输到手机,实时显示检测信息。这些应用表明SPC传感器在柔性可穿戴电子和智能医疗领域具有重要的潜在应用。

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