太原理工：研究基于炭黑/多壁碳纳米管的高灵敏度柔性压力传感器

【太原理工：研究基于炭黑/多壁碳纳米管的高灵敏度柔性压力传感器】

柔性压阻式压力传感器在可穿戴设备、人工智能等领域具有广阔的应用前景。然而，开发低成本和高性能的压力传感器仍然是一个很大的挑战。本文，太原理工大学李强、Lifeng Ding等研究人员在《ACS Omega》期刊发表名为“Carbon Black/Multi-Walled Carbon Nanotube-Based, Highly Sensitive, Flexible Pressure Sensor”的论文，研究利用低成本炭黑（CB）和多壁碳纳米管（MWCNTs）混合在多孔聚二甲基硅氧烷中，组装了与叉指电极相结合的柔性压阻式压力传感器。同时，通过 COMSOL 多物理场仿真分析预测了压力传感器的传感行为，并通过实验进行了验证；根据预测结果对压力传感器的制备进行了指导。

此外，还研究了混合导电填料的重量比、叉指电极的形状以及叉指电极的线宽和间距对传感器性能的影响。基于三维多孔结构与CB/MWCNTs协同导电网络的相互作用，所制备的压力传感器表现出3.57 kPa-1（∼21 kPa）的高灵敏度，0-275 kPa的宽检测范围，快速响应时间（96 ms），快速恢复时间（198 ms），良好的耐久性（约3000次）和良好的灵活性。此外，所制备的传感器可以监测和识别人类活动（如手指弯曲和鼠标点击），表明其在柔性可穿戴设备等领域具有巨大潜力。值得注意的是，整个压力传感器的制备工艺简单、成本低、环保，为工业和商业应用提供了一定的依据。

作者开发了一种简单、环保、低成本的基于CB/MWCNTs纳米复合材料的高性能柔性压阻式压力传感器的制备方法。该传感器在监测和识别人类活动方面具有广阔的实际应用，包括抓取重物和弯曲手指。由于其低成本、绿色环保、易于制造和优异的性能，该传感器被证明是各种实际应用的绝佳候选者。本研究为制备具有宽响应范围和高灵敏度的高性能CB/MWCNTs压阻式传感器提供了良好的策略，用于人体运动监测。

来源：传感器专家网