På senare tid har flexibla trycksensorer utvecklats för att efterlikna mänsklig huds känslighet, vilket avsevärt gynnar områden som interaktiv teknik, hälsoövervakning och robotik. Dessa innovationer utnyttjar en mängd olika mikrostrukturella strategier, inklusive pyramidformade, kupolformade, rynk- och lagerstrukturer, för ökad känslighet och hållbarhet. Trots sin potential involverar nuvarande design ofta komplexa tillverkningsprocesser.
För att ta itu med dessa utmaningar syftar nya tillvägagångssätt mot att förenkla sensortillverkningen samtidigt som de breddar deras tryckdetekteringsförmåga och stresstolerans, och tänjer på gränserna för sensorteknologi mot mer effektiva och mångsidiga tillämpningar.
En ny studie publicerad i tidskriften Microsystems &Nanoengineering introducerade en banbrytande flexibel trycksensor känd för sin anmärkningsvärda motståndskraft mot ultrahög stress. Detta tekniska genombrott utnyttjar kraften i periodiska mikroslitsar inbäddade i en kompositblandning av MW-CNT och polydimetylsiloxan (PDMS), vilket markerar ett betydande framsteg när det gäller sensorkapacitet.
Denna nya konfiguration förbättrar avsevärt sensorns förmåga att uthärda extrema tryck, med experimentella tester som visar en stresstolerans på 400 kPa och teoretiska projektioner som når så högt som 2,477 MPa. Dessutom uppnår denna design en anmärkningsvärd känslighet på 18,092 kPa −1 , sätter en ny standard för trycksensorprestanda.
Integreringen av mikroslitsar underlättar avsevärd deformation under högt tryck, vilket breddar sensorns funktionsområde samtidigt som man undviker komplexiteten med traditionella gjutnings- och urtagningsprocesser. Detta attribut, i kombination med det optimala MW-CNT/PDMS-förhållandet, säkerställer flera på varandra följande kontaktpunkter inom avkänningsfilmen och mellan de periodiska avkänningscellerna under belastning.
Dessa funktioner förbättrar tillsammans sensorns effektivitet och möjliggör tillämpningar som sträcker sig från vindriktningsövervakning till hälsoövervakning med hög insats och detektering av fordonslast.
Enligt den ledande forskaren, "Denna innovativa mikroslotsstrategi förenklar inte bara sensorns tillverkningsprocess utan utökar också dess tillämpningsområde avsevärt, från hälsoövervakning till ultrahögtrycksavkännande applikationer som detektering av fordonslast."
Sensorns höga stresstolerans och känslighet har stora konsekvenser inom olika sektorer, inklusive robotteknik, hälsoövervakning och fordonsindustri. Dess förmåga att upptäcka små tryckförändringar öppnar nya möjligheter för icke-invasiva hälsoövervakningsenheter.
Mer information: Song Wang et al., Flexibla trycksensorer med ultrahög stresstolerans som möjliggörs av periodiska mikroslitsar, Microsystems &Nanoengineering (2024). DOI:10.1038/s41378-023-00639-4
Journalinformation: Mikrosystem och nanoteknik
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
