近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所光子信息與能源材料研究中心在壓力傳感器領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以Touchpoint-tailoredultra-sensitivepiezoresistivepressuresensorswithabroaddynamicresponserangeandlowdetectionlimit為題發(fā)表于材料領(lǐng)域期刊ACSAppliedmaterials&interfaces(美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)《應(yīng)用界面材料》)。論文第一作者是深圳先進(jìn)院副研究員陳明，通訊作者是副研究員李文杰、鐘國(guó)華和研究員楊春雷。
微結(jié)構(gòu)壓力傳感器傳感特性：(a-b)制備的壓力傳感器具備良好的機(jī)械柔韌性(c-d)不同微結(jié)構(gòu)的壓力傳感器傳感特性，其中“粗糙-粗糙”型傳感器具備超高的靈敏度及最寬的動(dòng)態(tài)范圍(e)“粗糙-粗糙”型壓力傳感器具備良好的穩(wěn)定性(f)“粗糙-粗糙”型壓力傳感器的響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間
“粗糙-粗糙”型傳感器應(yīng)用：(a-b)傳感器用于檢測(cè)微弱壓力(米粒)，檢測(cè)極限可以達(dá)到0.36Pa(c-d)傳感器用于健康監(jiān)控：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體脈搏(e-f)傳感器用于智能機(jī)器人：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)懸掛乒乓球的輕微擺動(dòng)
柔性可穿戴壓力傳感器在電子皮膚、醫(yī)療監(jiān)測(cè)、智能機(jī)器人等方面應(yīng)用廣泛。完美的可穿戴壓力傳感器應(yīng)該具備高靈敏度、量程范圍大、低檢測(cè)極限的傳感系統(tǒng)。然而目前傳統(tǒng)的壓力傳感器無(wú)法同時(shí)滿足這些要求。對(duì)此，楊春雷課題組通過(guò)接觸點(diǎn)調(diào)制技術(shù)，利用柔性聚酰亞胺薄膜/粗糙叉狀電極/聚二甲基硅氧烷薄膜微結(jié)構(gòu)制備了高性能的柔性可穿戴壓力傳感器，該傳感器靈敏度在0-2.5kPa范圍可達(dá)259.32kPa-1，最大測(cè)量范圍達(dá)到54kPa，響應(yīng)時(shí)間約200μs。在健康監(jiān)控方面，該壓力傳感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)人體脈搏的監(jiān)測(cè)；在智能機(jī)器人方面，課題組制備的壓力傳感器/機(jī)器人系統(tǒng)可以感知外界輕微的壓力并做出迅速的動(dòng)作反射。
該成果為高性能壓力傳感器的制備提供了一種有效的技術(shù)方案，并且有望促進(jìn)壓力傳感器在生物醫(yī)學(xué)、健康監(jiān)測(cè)和人工智能等方向的實(shí)際應(yīng)用。該研究目前得到國(guó)家自然科學(xué)基金委以及深圳市基礎(chǔ)研究項(xiàng)目等的資助支持。
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