高灵敏度柔性电阻式压力传感阵列研究

摘要

由于电阻式传感单元良好的稳定性、数据采集的便捷性以及良好的静态和动态特性,高性能的柔性电阻式电子皮肤受到广泛关注。一般的电阻式传感单元的灵敏度较低,限制了电阻式电子皮肤的应用范围。文章提出了一种基于炭黑/UV胶(CB/UV)层以及具有裂纹的石墨烯片/聚对苯乙烯磺酸钠(GNPs/PSS)层的具有双层协同导电网络结构的柔性电阻式应变敏感单元,该敏感单元具有高应变灵敏度系数GF(最高能达到7449)、低迟滞(4.42%)、响应时间快(80 ms)、稳定性好的特点;设计了具有4×4个传感单元的压力传感阵列,其传感单元具有高灵敏度(最高能达到15.23 kPa^(-1)),将压力传感阵列用于检测砝码质量和抓取力的大小,结果表明其能够清楚地展示出压力的分布和大小。采用该新型柔性电阻式应变敏感单元及其压力传感阵列可拓宽电子皮肤和可穿戴设备的应用范围。