【太原理工：研究基于炭黑/多壁碳納米管的高靈敏度柔性壓力傳感器】

柔性壓阻式壓力傳感器在可穿戴設(shè)備、人工智能等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，開發(fā)低成本和高性能的壓力傳感器仍然是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。本文，太原理工大學(xué)、Lifeng Ding等研究人員在《ACS Omega》期刊發(fā)表名為“Carbon Black/Multi-Walled Carbon Nanotube-Based, Highly Sensitive, Flexible Pressure Sensor"的論文，研究利用低成本炭黑（CB）和多壁碳納米管（MWCNTs）混合在多孔聚二甲基硅氧烷中，組裝了與叉指電極相結(jié)合的柔性壓阻式壓力傳感器。同時(shí)，通過 COMSOL 多物理場仿真分析預(yù)測了壓力傳感器的傳感行為，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證；根據(jù)預(yù)測結(jié)果對壓力傳感器的制備進(jìn)行了指導(dǎo)。

此外，還研究了混合導(dǎo)電填料的重量比、叉指電極的形狀以及叉指電極的線寬和間距對傳感器性能的影響。基于三維多孔結(jié)構(gòu)與CB/MWCNTs協(xié)同導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的相互作用，所制備的壓力傳感器表現(xiàn)出3.57 kPa-1（～21 kPa）的高靈敏度，0-275 kPa的寬檢測范圍，快速響應(yīng)時(shí)間（96 ms），快速恢復(fù)時(shí)間（198 ms），良好的耐久性（約3000次）和良好的靈活性。此外，所制備的傳感器可以監(jiān)測和識別人類活動(dòng)（如手指彎曲和鼠標(biāo)點(diǎn)擊），表明其在柔性可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域具有巨大潛力。值得注意的是，整個(gè)壓力傳感器的制備工藝簡單、成本低、環(huán)保，為工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用提供了一定的依據(jù)。

作者開發(fā)了一種簡單、環(huán)保、低成本的基于CB/MWCNTs納米復(fù)合材料的高性能柔性壓阻式壓力傳感器的制備方法。該傳感器在監(jiān)測和識別人類活動(dòng)方面具有廣闊的實(shí)際應(yīng)用，包括抓取重物和彎曲手指。由于其低成本、綠色環(huán)保、易于制造和優(yōu)異的性能，該傳感器被證明是各種實(shí)際應(yīng)用的候選者。本研究為制備具有寬響應(yīng)范圍和高靈敏度的高性能CB/MWCNTs壓阻式傳感器提供了良好的策略，用于人體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測。

來源：傳感器專家網(wǎng)