2021/12/28

文章来源奇物论

可拉伸压力传感器是感知发生在人体、假肢或软机器人的柔软/可变形皮肤上的物理交互的必要工具。然而，所有现有类型的可拉伸压力传感器都有一个固有的限制，即拉伸对压力传感精度的干扰。

基于此，芝加哥大学王思泓教授报道了一种可拉伸压力传感器的设计，该传感器实现了固有的无应变干扰性能，在0到1和1到10 kPa的压力范围内分别提供4.5和2.0 kPa−1的高压力灵敏度。这是通过基于双电层（EDL）的界面电容传感机制和具有设计刚度等级的金字塔微结构的协同构造来实现。

文章要点

1）对于微锥体使用离子弹性体使得传感器的总电容由在金字塔尖端和顶部电极之间的界面处形成的EDL主导，在面内拉伸下几乎保持不变。研究发现，这是通过每个金字塔下方的图案化硬化微电极，以及来自一对软间隔物的辅助来实现，该软间隔物使传感器的两端在顶层和底层之间保持相同的间隔距离。因此，在不同的应变状态下，传感器不仅可以在没有压力的情况下保持高度稳定的电容值，而且可以保持相同的电容变化到正常压力的行为。

2）除了实现了应变不受干扰的性能外，这种设计还提供了低检测极限和高压力响应速度，以及可重复和稳健的传感性能。此外，传感器的可伸缩性和低模数实现了其以柔软的实施方式和良好适应性附着到人体或机器人上。

3）得益于这种前所未有的传感性能，研究人员展示了开发的传感器与软机械手的结合，用于远程医疗触诊和治疗的定量和闭环压力控制，以及作为辅助电子皮肤的压力传感。

参考文献

Qi Su, et al, A stretchable and strain-unperturbed pressure sensor for motion interference–free tactile monitoring on skins, Sci. Adv. 7, eabi4563 (2021)

DOI: 10.1126/sciadv.abi4563

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abi4563

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