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壓阻傳感器在健康監(jiān)測、人機交互、機器人傳感等多個領域都備受青睞。開發(fā)具有生物相容性、高靈敏度和機械堅固性的工程結構壓阻傳感器是熱門研究領域之一。研究基于靜電作用和氫鍵的協(xié)同作用，通過單向冷凍鑄造和碳化，用細菌纖維素、殼聚糖、氧化石墨烯和石墨烯構建了一種高性能混合碳氣凝膠。
碳氣凝膠具有的片狀和纖維狀交替結構，反映了結構良好的 "橋梁 "的穩(wěn)定性。在這個類比中，層狀結構起到了穩(wěn)定 "大梁 "的作用，而纖維則是的 "支撐索"。有序的微觀結構有助于均勻的應力傳遞，從而產(chǎn)生了一種基于碳氣凝膠的傳感器，它具有很高的壓阻線性靈敏度（150 kPa-1）、出色的機械穩(wěn)定性（3000 次壓縮循環(huán)）和快速的響應/恢復時間（120/90 ms）。壓阻傳感器可實時檢測人體生理信號，并有效區(qū)分細微的不同聲音信號，從而實現(xiàn)聲音可視化。此外，它還能在條件下（200 °C和-196 °C）正常工作。所制備的壓阻傳感器有望在下一代空間壓力監(jiān)測、可穿戴電子設備和聲音可視化等領域得到廣泛應用。
綜上所述，我們從工程力學原理中汲取靈感，以GO/G納米片為導電填料，以BC納米纖維為骨架，以CS顆粒為增強粘結劑，通過單向冷凍鑄造和碳化工藝制備了各向異性的C-BCG3-6。與傳統(tǒng)的氣凝膠不同，C-BCG3-6 利用多維混合材料的優(yōu)勢，具有類似橋梁中 "大梁 "和 "鋼索 "的穩(wěn)定微觀結構。這種特殊的片狀和纖維狀有序交替的微觀結構可促進穩(wěn)定的應力傳遞，從而在保持高傳感性能的同時，獲得優(yōu)異的機械性能。
基于 C-BCG3-6 的壓阻傳感器在 0-6.80 kPa 的壓力范圍內(nèi)具有高線性靈敏度（150 kPa-1）、快速響應/恢復時間（120/90 ms）和出色的再現(xiàn)性（3000 次循環(huán)）。憑借這些特點，該傳感器能對壓力-電能相互轉換做出出色的實時響應，在環(huán)境下也能很好地工作，并能監(jiān)測人體的各種運動。此外，該傳感器還能很好地識別和轉換環(huán)境聲信號，即使信號很弱，傳感器的輸出響應曲線也與原始聲譜高度一致。基于各向異性 C-BCG3-6 的壓阻傳感器有望在人機交互、可穿戴設備、智能傳感等領域擁有廣闊的應用前景。
來源：傳感器專家網(wǎng)
