【太原理工：研究基于炭黑/多壁碳納米管的高靈敏度柔性壓力傳感器】

柔性壓阻式壓力傳感器在可穿戴設備、人工智能等領域具有廣闊的應用前景。然而，開發低成本和高性能的壓力傳感器仍然是一個很大的挑戰。本文，太原理工大學、Lifeng Ding等研究人員在《ACS Omega》期刊發表名為“Carbon Black/Multi-Walled Carbon Nanotube-Based, Highly Sensitive, Flexible Pressure Sensor"的論文，研究利用低成本炭黑（CB）和多壁碳納米管（MWCNTs）混合在多孔聚二甲基硅氧烷中，組裝了與叉指電極相結合的柔性壓阻式壓力傳感器。同時，通過 COMSOL 多物理場仿真分析預測了壓力傳感器的傳感行為，并通過實驗進行了驗證；根據預測結果對壓力傳感器的制備進行了指導。

此外，還研究了混合導電填料的重量比、叉指電極的形狀以及叉指電極的線寬和間距對傳感器性能的影響。基于三維多孔結構與CB/MWCNTs協同導電網絡的相互作用，所制備的壓力傳感器表現出3.57 kPa-1（～21 kPa）的高靈敏度，0-275 kPa的寬檢測范圍，快速響應時間（96 ms），快速恢復時間（198 ms），良好的耐久性（約3000次）和良好的靈活性。此外，所制備的傳感器可以監測和識別人類活動（如手指彎曲和鼠標點擊），表明其在柔性可穿戴設備等領域具有巨大潛力。值得注意的是，整個壓力傳感器的制備工藝簡單、成本低、環保，為工業和商業應用提供了一定的依據。

作者開發了一種簡單、環保、低成本的基于CB/MWCNTs納米復合材料的高性能柔性壓阻式壓力傳感器的制備方法。該傳感器在監測和識別人類活動方面具有廣闊的實際應用，包括抓取重物和彎曲手指。由于其低成本、綠色環保、易于制造和優異的性能，該傳感器被證明是各種實際應用的候選者。本研究為制備具有寬響應范圍和高靈敏度的高性能CB/MWCNTs壓阻式傳感器提供了良好的策略，用于人體運動監測。

來源：傳感器專家網