設計用于測量足底壓力的靈活傳感系統(tǒng) (FSS) 可以提供有關(guān)人體運動和姿勢的即時反饋。這種反饋不僅對于預防和控制與足底壓力異常相關(guān)的疾病至關(guān)重要，而且對于優(yōu)化運動員的姿勢以盡量減少傷害也至關(guān)重要。最佳足底壓力傳感器的開發(fā)取決于關(guān)鍵指標，例如寬感應范圍、高靈敏度和長期穩(wěn)定性。然而，當前柔性傳感器的有效性受到許多挑戰(zhàn)的阻礙，包括結(jié)構(gòu)變形能力的限制、多功能層之間的機械不兼容性以及復雜應力條件下的不穩(wěn)定性。
近日，四川大學Junlong Yang，Miqiu Kong介紹了一種由聚酰亞胺（PI）材料體系和高孔隙率層壓離子纖維結(jié)構(gòu)組成的集成離子電子柔性壓力傳感器。
文章要點
1）通過調(diào)整PI的聚集結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了內(nèi)部纖維和功能層的大量自粘接頭。該傳感器可以在極高的壓力下保持變形，類似于桁架網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)變形。因此，該傳感器可承受高達4000 kPa的超高壓，表現(xiàn)出優(yōu)異的靈敏度（158.67 kPa?1）、超低的檢測限（0.25 Pa）、快速的響應時間/弛豫時間（2.4 ms/4.7 ms）、出色的循環(huán)穩(wěn)定性（ 1500 kPa 壓力下 150,000 次循環(huán)），環(huán)境適應性強（壓縮應力（1969.6 kPa）和剪切應力（347.3 kPa）超高復雜載荷下 10,000 次循環(huán)）。
2）這些重要的功能使傳感器能夠在靜態(tài)和動態(tài)運動下準確檢測人體足底壓力。結(jié)果表明，由于高孔率層狀離子纖維結(jié)構(gòu)和自粘合界面，無線檢測足底壓力的FSS可以實現(xiàn)足底壓力分布的高精度檢測，并確定步態(tài)監(jiān)測的短期復雜應力和長期穩(wěn)定性。
3）研究人員還證明了FSS有助于機器系統(tǒng)對腳型的準確智能識別。準確識別率可達99.8%，在健康檢測、人機交互、醫(yī)療康復等領域具有廣闊的應用前景，為制備高性能、穩(wěn)定的復雜應力環(huán)境下的傳感電子皮膚提供了一種有效的策略。
參考文獻
Wendong Li, et al, Integrated Fibrous Iontronic Pressure Sensors with High Sensitivity and Reliability for Human Plantar Pressure and Gait Analysis, ACS Nano, 2024
DOI: 10.1021/acsnano.4c02919
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c02919
