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高度均匀和低滞后压力传感器,以提高实用性
来源:赛斯维传感器网 发表于 2020/10/27

图1.具有均匀孔径和形状的多孔弹性体模板的图像(左),该图显示了传感器性能的高度均匀性(右)。图片来源:韩国科学技术高等研究院(kaist)

研究人员设计了一种柔性压力传感器,预计该传感器将具有更广泛的适用性。kaist的研究小组通过将导电聚合物化学接枝到多孔弹性体模板上,制造出了具有高均匀性和低滞后性的压阻式压力传感器。


研究小组发现,孔径和形状的均匀性与传感器的均匀性直接相关。研究小组指出,通过增加孔径和形状变异性,传感器特性的变异性也会增加。


材料科学与工程系的史蒂夫·帕克教授领导的研究人员证实,与其他由随机大小和形状的孔组成的传感器(相对电阻变化的变化系数为69.65%)相比,他们新开发的传感器具有更高的均匀性变异系数为2.43%。这项研究报告于8月16日在small上作为封面文章进行报道。


柔性压力传感器已得到积极研究,并广泛应用于电子设备,例如触摸屏,机器人,可穿戴医疗设备,电子皮肤和人机界面。特别是,基于弹性体-导电材料复合材料的压阻式压力传感器具有许多优势,包括简单且低成本的制造工艺,因此具有巨大的潜力。

图2.在不同压力水平(左)和经过不同循环次数(右)后,传感器的磁滞回线。图片来源:韩国科学技术高等研究院(kaist)

对于改善压阻式压力传感器性能的方法,已有各种研究结果的报道,其中大多数研究集中在提高灵敏度上。尽管具有重要意义,但在许多应用中并不需要最大化基于复合材料的压阻式压力传感器的灵敏度。另一方面,传感器到传感器的均匀性和滞后性是两个特性,对于实现任何应用都至关重要。


传感器到传感器一致性的重要性是显而易见的。如果在相同条件下制造的传感器具有不同的属性,则会损害测量可靠性,因此无法在实际环境中使用该传感器。


此外,低磁滞对于提高测量可靠性也至关重要。磁滞现象是一种电气读数,其变化取决于传感器被按下的速度是多快或多慢,压力是被释放还是被施加以及传感器被按下多长时间和程度。当传感器具有高滞后性时,即使在相同的压力下,电读数也会有所不同,从而使测量不可靠。


研究人员说,他们观察到的滞后度可以忽略不计,仅为2%。这归因于导电聚合物和弹性体模板之间的牢固化学键合,从而防止了它们的相对滑动和位移,以及弹性体的孔隙率提高了弹性。


park教授说:“这项技术为解决压力传感器中的两个关键问题带来了见解:均匀性和滞后性。我们希望我们的技术在不久的将来增加压力传感器的实际应用和商业化方面发挥重要作用。” 。


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