当前位置: 首页 >资讯中心 >行业资讯 >中科院研制出大面积全织物压力传感器阵列

  

随着集成到衣服上的▓各种电子元器件,如电子皮肤、柔性晶体管、能量收集和存储装置的▓大量涌现,智能织物(电子织品)和可穿戴设备引起了人们的▓广泛兴趣。在这些电子元器件中,可以感受或响应外界刺激的▓压力、应力传感器是□□电子织品的▓重要组成部分。智能服装的▓飞速发展对这些传感器提出了更高的▓要求,希翼其具有和柔性纤维可比的▓轻质量、舒适、柔性,然而,大多数压力传感器是□□由传统光刻等方法制备的▓硅基压力传感器,它们的▓高硬度、低灵敏性和有限的▓传感范围很难满足智能服装未来发展需求。

  基于以上缺憾,中国科学院北京纳米能源与系统研究所蒲雄研究员、胡卫国研究员和王中林院士(共同通讯)的▓团队研制了大面积全织物压力传感器阵列,可应用于智能服装和可穿戴电子设备中来探测应力分布信号,以对身体的▓生理活动健康进行实时的▓监测和响应。研究成果发表在Advanced Materials上。

  这种大面积织物基压力传感器阵列的▓特点是□□上下电极均由普通的▓织物(叉指纺织电极底层和碳纳米管棉织物表层)构成。其中,叉指纺织电极底层是□□在Kapton胶带密封的▓聚酯织物上经激光雕刻形成具有希望图案的▓掩模,再通过无电沉积(ELD)进行共形Ni涂层制成。当应力施加在其表面时,上层粗糙纤维束和下层叉指电极的▓金属颗粒接触和分离,引起输出变化,从而对外界压力进行感知。

  基于织物的▓压力传感器的▓制造(a织物压力传感器的▓制造工序; b、c涂Ni叉指纺织电极;d、e不同放大倍数下的▓CNT涂层棉织物;f纺织传感器可弯曲性;j在聚酯织物上制作的▓不同图案的▓电路;g-i通过直流电源点亮打结(g)、卷绕(h)和弯曲(i)的▓织物电路中的▓LED灯)

据先容,制成的▓纺织基的▓传感器显示出高灵敏度(在3.5kPa压力下为14.4kPa?1,在3.5-15kPa压力为7.8 kPa?1)、稳定的▓循环性能(1000次)、快速的▓响应时间(≈24ms)和低检出限值(2Pa)等特性。附着在人造手不同手指上的▓压力传感器阵列,输出信号可以实时地随着应力大小的▓变化而变化,从而使人造手具有“触觉”。

  该织物压力传感器可直接穿戴在人体表面,进行微小振动如脉搏的▓探测。由于该传感器全是□□由纤维构成,所以也可以直接集成到衣服上,用于实时、动态地描绘压力分布,而不损失衣服原本的▓舒适和透气性。这样,一部分压力和生理健康信号的▓探测和响应可以直接由嵌入衣服中的▓纤维传感器完成,不需要外置的▓器件。

  使用纺织传感器实时检测不同的▓机械力和声音(a共形地安装在弯曲手指皮肤上的▓可佩戴传感器的▓电流信号; b、c压缩和弯曲动态机械力下的▓电流信号;d、e一段音乐的▓实时声音振动电流信号;f、g附着在颈部的▓传感器在讲不同单词时的▓实时电流信号)


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