南京工业大学:研发石墨烯/PU海绵传感器,用于运动传感和人机界面

柔性传感器因其在人类活动监测、医疗诊断和人机交互中的重要应用而受到越来越多的关注。然而,合理设计具有理想性能(例如,高灵敏度和出色稳定性)和扩展应用的低成本传感器仍然是一个巨大的挑战。


研究提出一种简单且具有成本效益的策略,通过将聚氨酯(PU)海绵浸入氧化石墨烯溶液中,然后原位化学还原以构建还原氧化石墨烯(RGO)包裹的PU海绵传感器。


由于PU海绵和导电RGO层具有优异的抗压弹性,所构建的柔性传感器具有令人满意的高灵敏度(17.65 kPa–1)在低负载范围(0–3.2 kPa)、宽压缩应变范围(0–80%)和可靠的稳定性(8000 次循环)中。此外,这些传感器可以成功地应用于监控人体运动和识别物体的重量。通过使用集成了信号采集电路的传感器阵列,合理设计的传感器可以在复杂任务中通过映射压力的实时空间分布来实现触觉反馈,并显示出在柔性电子钢琴、电子皮肤和家用电子产品远程实时控制方面的潜在应用。


压阻式传感器由高弹性3D多孔PU海绵组装而成,该海绵包裹有导电RGO层,在压缩过程中提供导电路径。当受到外部刺激时,导电RGO层中的微裂纹、变形和海绵骨架的接触会导致电阻变化,使海绵传感器具有更高的灵敏度(17.65 kPa–1)和长期耐用性(8000 次循环)。此后,传感器可用于准确检测有规律的人体运动(例如,手指弯曲、手腕弯曲),或识别具有不同输出电信号的各种重量的物体。此外,集成传感器阵列和信号采集电路应用于柔性电子钢琴制造、电子皮肤以及通过蓝牙技术远程实时控制家用电子产品,为柔性电子在智能应用场景中提供了可行的尝试。


来源:传感器专家网

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