在超宽压力范围内具有高灵敏度和线性的多层分级织物触觉传感器学术资讯

来源：材料前沿科技

原标题：Adv. Funct. Mater. || 在超宽压力范围内具有高灵敏度和线性的多层分级织物触觉传感器

触觉传感器是能够通过物理接触量化触觉信息的电子设备，并且用于监视和控制各种应用，从显示器上的触摸传感器到设计成与物体交互的机器人。随着信息技术的发展，人们对高性能触觉传感器的需求也在增加，这些传感器可用于下一代设备，如电子皮肤、物联网等设备和人机界面。为了满足这些要求，触觉传感器需要高的压力灵敏度、宽的传感范围、机械的灵活性和可重复性。由于灵敏度和线性检测范围之间的权衡，高灵敏度、宽压力范围的触觉传感器的研制仍然是一个重大的挑战。

韩国延世大学的 Prof. J. Kim R课题组介绍了一种包括堆叠碳纳米管和Ni织物的触觉传感器，织物的分层结构有利于它们在压力下接触面积的显著增加。基于织物的层次结构和多层几何结构，全织物传感器在宽压力范围（0.2-982 kPa）下具有显着的压力传感性能和高灵敏度（26.13 kPa-1）

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图1.

a.由交替堆叠的Ni和CNT-织物，PET膜和棉基材组成的传感器的示意图；

b.触觉传感器的传感机制；

c.制造的触觉传感器的照片；

d.照片和光学显微镜图像，表示传感器的横截面视图；

e，f.CNT和Ni涂层织物的SEM图像；

g. CNT涂层织物的3D激光扫描共焦图像；

h. 沿g.中所示的线（AA'和BB'）测量的横截面高度。

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图2.基于织物的电阻式触觉传感器的压力传感特性。

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图3.全织物触觉传感器，适用于可穿戴应用。

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图4.展示了基于柔性织物的键盘。

本工作开发了一种基于织物的电阻式触觉传感器，它采用交替堆叠的CNT和Ni织物，具有灵活性和高灵敏度。织物的分级结构提供了大的表面积和微观粗糙度，导致织物之间响应施加的压力的接触面积显着增加。另外，多层结构可以进一步增加接触面积并有效地将应力分布到每层，大大增强了灵敏度和线性度。鉴于优势包括织物的卓越性能和结构设计，我们的传感器具有26.13 kPa -1的显着高灵敏度在0.2至982 kPa的宽压力范围内。实验证实，包括快速响应，高重复性，再现性和灵活性在内的优异性能。制备的高性能触觉传感器将为实现可穿戴医疗设备，机器人的交互式控制以及其他人机界面等多种应用提供新的机会。

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