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- 高度均勻和低滯后壓力傳感器，以提高實用性
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/10/27
圖1.具有均勻孔徑和形狀的多孔彈性體模板的圖像（左），該圖顯示了傳感器性能的高度均勻性（右）。圖片來源：韓國科學(xué)技術(shù)高等研究院（KAIST）
研究人員設(shè)計了一種柔性壓力傳感器，預(yù)計該傳感器將具有更廣泛的適用性。KAIST的研究小組通過將導(dǎo)電聚合物化學(xué)接枝到多孔彈性體模板上，制造出了具有高均勻性和低滯后性的壓阻式壓力傳感器。
研究小組發(fā)現(xiàn)，孔徑和形狀的均勻性與傳感器的均勻性直接相關(guān)。研究小組指出，通過增加孔徑和形狀變異性，傳感器特性的變異性也會增加。
材料科學(xué)與工程系的史蒂夫·帕克教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員證實，與其他由隨機大小和形狀的孔組成的傳感器（相對電阻變化的變化系數(shù)為69.65％）相比，他們新開發(fā)的傳感器具有更高的均勻性變異系數(shù)為2.43％。這項研究報告于8月16日在Small上作為封面文章進行報道。
柔性壓力傳感器已得到積極研究，并廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備，例如觸摸屏，機器人，可穿戴醫(yī)療設(shè)備，電子皮膚和人機界面。特別是，基于彈性體-導(dǎo)電材料復(fù)合材料的壓阻式壓力傳感器具有許多優(yōu)勢，包括簡單且低成本的制造工藝，因此具有巨大的潛力。
圖2.在不同壓力水平（左）和經(jīng)過不同循環(huán)次數(shù)（右）后，傳感器的磁滯回線。圖片來源：韓國科學(xué)技術(shù)高等研究院（KAIST）
對于改善壓阻式壓力傳感器性能的方法，已有各種研究結(jié)果的報道，其中大多數(shù)研究集中在提高靈敏度上。盡管具有重要意義，但在許多應(yīng)用中并不需要最大化基于復(fù)合材料的壓阻式壓力傳感器的靈敏度。另一方面，傳感器到傳感器的均勻性和滯后性是兩個特性，對于實現(xiàn)任何應(yīng)用都至關(guān)重要。
傳感器到傳感器一致性的重要性是顯而易見的。如果在相同條件下制造的傳感器具有不同的屬性，則會損害測量可靠性，因此無法在實際環(huán)境中使用該傳感器。
此外，低磁滯對于提高測量可靠性也至關(guān)重要。磁滯現(xiàn)象是一種電氣讀數(shù)，其變化取決于傳感器被按下的速度是多快或多慢，壓力是被釋放還是被施加以及傳感器被按下多長時間和程度。當(dāng)傳感器具有高滯后性時，即使在相同的壓力下，電讀數(shù)也會有所不同，從而使測量不可靠。
研究人員說，他們觀察到的滯后度可以忽略不計，僅為2％。這歸因于導(dǎo)電聚合物和彈性體模板之間的牢固化學(xué)鍵合，從而防止了它們的相對滑動和位移，以及彈性體的孔隙率提高了彈性。
Park教授說：“這項技術(shù)為解決壓力傳感器中的兩個關(guān)鍵問題帶來了見解：均勻性和滯后性。我們希望我們的技術(shù)在不久的將來增加壓力傳感器的實際應(yīng)用和商業(yè)化方面發(fā)揮重要作用�！� 。
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