Forskare har konstruerat en flexibel trycksensor som förväntas ha en mycket bredare tillämpbarhet. Ett KAIST -forskargrupp tillverkade en piezoresistiv trycksensor med hög enhetlighet med låg hysteres genom kemisk ympning av en ledande polymer på en porös elastomermall.

Teamet upptäckte att enhetligheten i porstorlek och form är direkt relaterad till sensorns enhetlighet. Teamet noterade att genom att öka porstorleken och formvariabiliteten, sensorns egenskaper varierar också.

Forskare under ledning av professor Steve Park från Institutionen för materialvetenskap och teknik bekräftade att jämfört med andra sensorer som består av slumpmässigt stora och formade porer, som hade en variationskoefficient i förändring av relativ motstånd på 69,65 procent, deras nyutvecklade sensor uppvisade mycket högre enhetlighet med en variationskoefficient på 2,43 procent. Denna studie rapporterades i Små som omslagsartikel den 16 augusti.

Flexibla trycksensorer har aktivt undersökts och tillämpats i stor omfattning i elektronisk utrustning som pekskärmar, robotar, bärbara vårdutrustning, elektronisk hud, och gränssnitt mellan människa och maskin. Särskilt, piezoresistiva trycksensorer baserade på elastomererande ledande materialkompositer har en betydande potential på grund av deras många fördelar, inklusive en enkel och billig tillverkningsprocess.

Olika forskningsresultat har rapporterats för sätt att förbättra prestandan hos piezoresistiva trycksensorer, varav de flesta har fokuserats på att öka känsligheten. Trots dess betydelse, maximering av känsligheten hos kompositbaserade piezoresistiva trycksensorer är inte nödvändig för många applikationer. Å andra sidan, sensor-till-sensor-enhetlighet och hysteres är två egenskaper som är av avgörande betydelse för att förverkliga alla tillämpningar.

Vikten av sensor-till-sensor-enhetlighet är uppenbar. Om sensorerna tillverkade under samma förhållanden har olika egenskaper, mättillförlitligheten äventyras, och därför kan sensorn inte användas i en praktisk miljö.

Dessutom, låg hysteres är också avgörande för förbättrad mätningssäkerhet. Hysteres är ett fenomen där de elektriska avläsningarna varierar beroende på hur snabbt eller långsamt sensorn trycks in, om trycket släpps eller appliceras, och hur länge och i vilken grad sensorn har tryckts in. När en sensor har hög hysteres, de elektriska avläsningarna kommer att skilja sig även under samma tryck, vilket gör mätningarna opålitliga.

Forskare sa att de observerade en försumbar hysteresgrad som bara var 2 procent. Detta tillskrevs den starka kemiska bindningen mellan den ledande polymeren och elastomermallen, vilket förhindrar deras relativa glidning och förskjutning, och porositeten hos elastomeren som förbättrar elastiskt beteende.

"Denna teknik ger insikt om hur man hanterar de två kritiska frågorna i trycksensorer:enhetlighet och hysteres. Vi förväntar oss att vår teknik kommer att spela en viktig roll för att öka praktiska tillämpningar och kommersialisera trycksensorer inom en nära framtid, sa professor Park.