灵活且可穿戴的压力传感器在健康监测方面展现出巨大的潜力,涵盖疾病检测和术后康复。开发高灵敏度、宽检测范围和成本效益的压力传感器至关重要。通过利用纸张的可持续性、生物相容性和固有的多孔结构,兰州化学物理研究所刘旭庆、杨兵军、西北工业大学郭瑞生等研究人员设计了一种解决方案处理的全纸电阻压力传感器,具有出色的性能。
一种三元复合浆料,由可压缩的3D碳骨架、导电聚合物聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)和粘性碳纳米管组成,被刀片涂覆在纸上并自然干燥,形成具有分层微纳米结构表面的多孔复合电极。结合粗糙纸张上亚毫米手指宽度的丝网印刷铜电极,这在电极之间创建了一个多尺度分层接触界面,显著提高了灵敏度(1014 kPa−1),并扩大了全纸压力传感器的检测范围(高达300 kPa),从而降低了检测限和功耗。
它的多功能性范围从微妙的手腕脉冲、坚固的手指敲击到大面积的空间力检测,突出了其复杂的亚毫米微米-纳米层次界面和复合电极中的纳米孔隙率。最终,这种全纸电阻式压力传感器凭借其卓越的传感能力、大规模制造潜力和成本效益,为下一代可穿戴电子产品铺平了道路,开创了一个先进、可持续的技术解决方案时代。
参考文献:
Zheng, B., Guo, R., Dou, X. et al. Blade-Coated Porous 3D Carbon Composite Electrodes Coupled with Multiscale Interfaces for Highly Sensitive All-Paper Pressure Sensors. Nano-Micro Lett. 16, 267 (2024).
https://doi.org/10.1007/s40820-024-01488-0