靈活且可穿戴的壓力傳感器在健康監測方面展現出巨大的潛力,涵蓋疾病檢測和術后康復。開發高靈敏度、寬檢測范圍和成本效益的壓力傳感器至關重要。通過利用紙張的可持續性、生物相容性和固有的多孔結構,蘭州化學物理研究所劉旭慶、楊兵軍、西北工業大學郭瑞生等研究人員設計了一種解決方案處理的全紙電阻壓力傳感器,具有出色的性能。
一種三元復合漿料,由可壓縮的3D碳骨架、導電聚合物聚(3,4-乙撐二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)和粘性碳納米管組成,被刀片涂覆在紙上并自然干燥,形成具有分層微納米結構表面的多孔復合電極。結合粗糙紙張上亞毫米手指寬度的絲網印刷銅電極,這在電極之間創建了一個多尺度分層接觸界面,顯著提高了靈敏度(1014 kPa?1),并擴大了全紙壓力傳感器的檢測范圍(高達300 kPa),從而降低了檢測限和功耗。
它的多功能性范圍從微妙的手腕脈沖、堅固的手指敲擊到大面積的空間力檢測,突出了其復雜的亞毫米微米-納米層次界面和復合電極中的納米孔隙率。最終,這種全紙電阻式壓力傳感器憑借其卓越的傳感能力、大規模制造潛力和成本效益,為下一代可穿戴電子產品鋪平了道路,開創了一個先進、可持續的技術解決方案時代。
參考文獻:
Zheng, B., Guo, R., Dou, X. et al. Blade-Coated Porous 3D Carbon Composite Electrodes Coupled with Multiscale Interfaces for Highly Sensitive All-Paper Pressure Sensors. Nano-Micro Lett. 16, 267 (2024).
https://doi.org/10.1007/s40820-024-01488-0