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常見問題

什么是壓阻式傳感器?

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2020/6/11     瀏覽次數:    

  通常,當施加外力時,基于壓阻效應的觸覺傳感器將導致電導率信號發生變化。壓阻式觸覺傳感器由于功耗低,壓力測試范圍廣,易于讀取和簡單的器件結構及制造工藝,已經得到廣泛的研究,對實現人機交互和電子皮膚的實際應用具有很大希望。

  在過去的幾十年,已經研究了許多不同種類的材料來發展高性能壓阻式傳感器。通常,壓阻傳感材料主要集中在具有導電性能的填料,如導電聚合物(CPs),金屬顆粒,碳納米管(CNTs)和還原氧化石墨烯(rGO)加入彈性體〔如聚氨酯(PU)和PDMS〕的復合材料。
  導電纖維,金屬納米線和薄膜也可以用作壓阻傳感器的感測材料。Hanif和他的團隊報道了一種具有典型壓阻效應的等離子體摻雜石墨烯片基柔性壓力傳感器。與UG片相比,等離子體摻雜進一步提高了人類感知(0~10 kPa)最低工作區域的壓力感測性能;此外,還研究了在壓阻式壓力傳感器中使用的一些其它具有生物相容性,超疏水性等獨特性質的導電聚合物。但是,大多數使用基于平面結構的復合彈性體的壓阻型傳感器表現出較差的感測性能,在低壓狀態下無法感知。因此,深入研究一些新材料的工作原理和設計理念,來提供如傳感材料的3D網絡,多孔結構的活性材料和微結構的利用等來作為替代方案。
  Ko等人提出了一種使用互鎖微圓點陣列的可擴展電阻式電子皮膚傳感器。將2個具有微圓圖案的CNT復合膜通過圖案側的接合,形成聯鎖幾何結構。聯鎖微圓陣列壓力傳感器的感測機理,可以通過外部壓力下微圓接觸面積和拉伸比的變化來解釋。因此,具有獨特幾何形狀的互聯微圓點陣列器件可以區分不同的機械刺激以提供不同的感測輸出模式,因為陣列根據外部壓力的方向顯示不同程度的變形。與平面復合膜相比,微結構器件在響應時間(約18 ms)和恢復時間(約10 ms)上要快3~4倍。這種優良的壓力感測性能通過人手腕的不同運動來測量血壓,可以用于實時監測人體生理信號。通過使用幾乎相同的器件結構和感測機制,成功合成了具有導電彈性體復合材料的微錐體PDMS陣列,實現了高度可拉伸的電阻式壓力傳感器。
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