一種高性能、零待機功耗、超高靈敏度、寬線性響應範圍的柔性壓力...

2020-12-13 電子發燒友

一種高性能、零待機功耗、超高靈敏度、寬線性響應範圍的柔性壓力傳感器

發表於 2020-04-28 15:29:44

柔性壓力傳感器由於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，已經有很多方法被報導可以實現從機械刺激到電信號的有效轉換。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、寬線性響應範圍的柔性壓力傳感器。這項研究發表在《納米能源》（Nano Energy）雜誌上（「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）

在傳感器結構中，研究人員在頂部截短的金字塔結構聚二甲基矽氧烷（PDMS）/摻鋁氧化鋅（AZO）和底部聚醯亞胺（PI）/金（Au）叉指電極（PDMS-AZO/PS/PI Au）之間引入了一種可調諧的光刻膠間隔物（PS）。

新設計的壓力傳感器在彎曲角度小於20.5°時具有零待機功耗的特點，同時在彎曲角度大於20.5°時實現了從絕緣狀態到導通狀態的有效過渡。在62pa-9.6kpa的超寬線性響應範圍內，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反應的人工軀體反射弧，傳感器安裝在志願者的肘部，隨著受試者彎曲角度的增加，信號通過無線藍牙模塊傳輸到功能單元，功能單元中的LED點亮量也隨之增加。

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

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