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作者：南山 皮肤是人体最大的器官，人类可以通过触摸探索环境。通过电子（电子皮肤）模仿人体皮肤的感官能力引起了极大的兴趣，因为它具有应用潜力，包括人机交互，具有逼真触觉的假肢，驾驶员的困倦探测器和心脏监测。目前已报道了构建压阻材料制备的柔性压力传感器进行触觉检测。在不同的压力下，通过破坏和重整渗透途径可以容易地实现材料电阻的变化。然而，压电电阻传感器具有可靠性差，高功耗等缺点，这促使科学界开发出压电电容传感器等替代品。目前，一个比较广泛的方法是通过构建压敏材料的微结构化来提高压力传感器的检测精度。比如通过将PDMS进行为结构化，可以微妙地改变介电常数，这样能够显著的提高器件的检测范围和灵敏度。 然而，PDMS具有低介电常数，导致记录的电容信号低。它使用电子放大器（如OFET）对于检测非常小的压力变化至关重要。将OFET集成到实际应用中受限于它们需要巨大的源极漏极/栅极电压（200 V）才能工作。此外，由于摩擦，磨损和污染，表面微观纹理可能会随着时间而降低。实际上，敏感柔性传感器的概念受到开发新材料的可能性的制约。 近期，巴黎文理研究大学开发了一款柔性聚合物泡沫材料作为应力传感器的电容传感材料。这种方式构建的传感器具有制备简单，功耗低，特别是检测的灵敏度非常高。并且这种聚合物泡沫与传统的金字塔微结构不同。在低压状态下，聚合物泡沫显示出良好的线性响应，同时还可以通过调节聚合物的杨氏模量和空气含量进行检测范围和灵敏度的精确提调节。 此外，为了进一步提高压力下的电容响应精度，研究人员在合成阶段添加炭黑导电颗粒，从事使得制备的封闭孔结构表面包覆有导电颗粒。这些颗粒通过增加局部微电容器的界面极化（Maxwell-Wagner效应）来增加复合材料的介电常数。由于微孔并且因此微电容器在压缩时显着变形，我们实现了与电容的大变化相关的介电常数的大的变化。 图 a 填充有导电孔的聚合物泡沫的示意图。b切片观察CB / PDMS多孔材料（SEM）的内部结构，比例尺：顶部，300μm和底部，100μm。c从上到下：CB / PDMS多孔材料静止，拉伸和扭曲 图 a 电容式压力传感器的示意图。b压力传感器安装在人的手腕上。c使用LCR测量仪在1 V下以1 kHz记录动脉腕脉冲的实时和原位电容信号。记录的波形信号对应于典型的人体波形 参考文献： Polymeric foams for flexible and highly sensitive low-pressure capacitive sensors，Mickaël Pruvost, Wilbert J. Smit, Cécile Monteux, Philippe Poulin， Annie Colin，npj Flexible Electronicsvolume，2019,3,7 转发此篇文章请标明出处 |
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