一種高性能、零待機功耗、超高靈敏度、寬線性響應范圍的柔性壓力傳感器

柔性壓力傳感器由于其在電子皮膚中的潛在應用而引起了人們的廣泛關注，迄今為止，已經(jīng)有很多方法被報道可以實現(xiàn)從機械刺激到電信號的有效轉(zhuǎn)換。然而，實際的柔性矩陣場景中的失真信號問題尚未得到很好的解決。

中科院深圳先進技術研究所（SIAT）的研究人員提出了一種高性能、零待機功耗、超高靈敏度、寬線性響應范圍的柔性壓力傳感器。這項研究發(fā)表在《納米能源》（Nano Energy）雜志上（“人造反射弧彎曲壓力傳感器的高性能零待機功耗”）。

人工軀體反射弧的概念及應用舉例（圖片：SIAT）

在傳感器結(jié)構(gòu)中，研究人員在頂部截短的金字塔結(jié)構(gòu)聚二甲基硅氧烷（PDMS）/摻鋁氧化鋅（AZO）和底部聚酰亞胺（PI）/金（Au）叉指電極（PDMS-AZO/PS/PI Au）之間引入了一種可調(diào)諧的光刻膠間隔物（PS）。

新設計的壓力傳感器在彎曲角度小于20.5°時具有零待機功耗的特點，同時在彎曲角度大于20.5°時實現(xiàn)了從絕緣狀態(tài)到導通狀態(tài)的有效過渡。在62pa-9.6kpa的超寬線性響應范圍內(nèi)，其靈敏度為2200kpa?1、響應和恢復時間快（《20ms）。

研究小組進一步設計了一種模擬生物系統(tǒng)反應的人工軀體反射弧，傳感器安裝在志愿者的肘部，隨著受試者彎曲角度的增加，信號通過無線藍牙模塊傳輸?shù)焦δ軉卧?，功能單元中?a target="_blank">LED點亮量也隨之增加。

這些結(jié)果顯示了新提出的傳感器在智能穿戴設備中的巨大潛力，這種新型夾層結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)彎曲不敏感的優(yōu)點和零待機功耗方面發(fā)揮了關鍵作用，增強了我們對彎曲不敏感壓力傳感器的認識。