纸基碳纳米管薄膜/叉指结构的超灵敏宽量程压力传感器

• 作者: 丑修建 何剑 余俊斌 侯晓娟 崔敏 王超 穆继亮 耿文平 范雪明 钱冀超
• 来源期刊: 中国科学:材料科学(英文版)
• 学科: 工学
• 关键词: 压力传感器 可穿戴设备 生理信号 叉指电极 碳纳米管薄膜 测试周期 语音识别 纸基
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 页码范围: 403-412
• 页数: 10页
• 分类号: TP2

摘要

柔性压力传感器因其在可穿戴设备和人机交互界面中的潜在应用而备受关注.特别是在实际应用中,人们对具有高灵敏度、宽测量范围和低成本的压力传感器有很大需求.基于此,我们研制出了一种测量范围宽的超灵敏压力传感器.该传感器是以碳纳米管(CNT)均匀溶液直接喷在纸表面作为敏感材料,用光刻技术制成的叉指电极为结构.由于CNT大的比表面积、纸的多孔结构以及CNT与叉指电极有效接触的协同作用,压力传感器实现了从0到140 kPa的宽测量范围,并在15,000个测试周期内表现出良好的稳定性.对于纸基碳纳米管薄膜/叉指状结构(PCI)压力传感器,敏感材料与叉指电极之间的连接区域在较小的压力范围内占主导地位,而敏感材料的内部变化在大的压力区域起主导作用.此外PCI压力传感器不仅具有2.72 kPa-1(直到35 kPa)的高灵敏度,还可以检测小重量,如一颗绿豆(约8 Pa).当压力传感器贴附到人体表面时,可以监测生理信号,如手腕运动、脉搏跳动和语音识别.此外,压力传感器的阵列能够识别空间压力分布,有望实际应用于人机交互界面.