电阻式柔性触觉传感器的研究与医养健康领域应用现状 被引量：2

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作者 殷霞 张士进 +1 位作者 田明伟 刘红 《丝绸》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期76-84,共9页

近年来,可穿戴智能系统的进步对柔性压力传感器提出迫切的需求。其中,电阻式柔性触觉传感器因其原理简单、易于加工、集成效率高等特点得到了迅速发展。但是,如何实现传感器在宽压力监测范围内,具有高灵敏度仍是研究者们要面临的挑战。... 近年来,可穿戴智能系统的进步对柔性压力传感器提出迫切的需求。其中,电阻式柔性触觉传感器因其原理简单、易于加工、集成效率高等特点得到了迅速发展。但是,如何实现传感器在宽压力监测范围内,具有高灵敏度仍是研究者们要面临的挑战。为了解决上述问题,除了选择先进的功能材料和合适的衬底材料,优化传感器结构也是一个重要的研究方向。本文立足于传感器件的结构设计,分别介绍了一维的纤维纱线传感器件,基于表面微结构、纳米结构构筑的二维平面传感器件及具有空间结构和高空隙的多维立体结构传感器件,通过以上结构设计实现了传感器件性能的提升,最后分析了其在医养健康领域的实际应用进展。 展开更多

关键词 电阻式柔性触觉传感器 结构设计 医养健康 一维纤维纱线传感器件 二维平面结构传感器件 多维立体结构传感器件 健康监测

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电阻式柔性触觉传感器的研究进展 被引量：8

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作者 杨平安 刘中邦 +5 位作者 李锐 屈正微 黄鑫 寿梦杰 杨健健 熊雨婷 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期32-45,共14页

电阻式柔性触觉传感器具有柔韧灵敏、简单可靠、检测范围广、易于集成化等特点,在触觉感知、人机交互、医疗健康等传感应用领域占据着极其重要的地位,具有广阔的应用前景。随着电阻式柔性触觉传感器的发展,其制备技术和结构设计愈加精... 电阻式柔性触觉传感器具有柔韧灵敏、简单可靠、检测范围广、易于集成化等特点,在触觉感知、人机交互、医疗健康等传感应用领域占据着极其重要的地位,具有广阔的应用前景。随着电阻式柔性触觉传感器的发展,其制备技术和结构设计愈加精密成熟,3D打印技术的应用以及各类微结构的设计使传感器柔韧性和灵敏性得到了极大的提高。然而,目前高性能电阻式柔性触觉传感器的制作工艺仍旧十分复杂,严重限制了其批量生产的能力。再加上电阻式柔性触觉传感器不能实现剪裁拼接、高效低耗等功能,因而无法满足人们对其大面积覆盖和高密度触觉感知的期望。此外,就性能而言,电阻式柔性触觉传感器也难以实现高柔与高敏的兼顾效果,在传感上仍有局限性。为了解决这些难点,众多国际学者在柔性衬底材料、导电敏感材料的选择,以及敏感单元、阵列结构的设计上进行了大量的研究,搭建电子皮肤触觉感知系统。如今,电阻式柔性触觉传感器已经朝着微型化、集成化、自愈合、自清洁、生物适应、生物降解、神经接口控制等方向发展,并在多功能传感上取得了卓越成果。本文首先介绍了电阻式柔性触觉传感器的检测原理和性能指标,然后从材料选择、结构设计和性能优化方面概述了电阻式柔性触觉传感器的研究现状和关键技术,讨论了其在触觉感知、人机交互、医疗健康等领域的相关应用,最后指出了目前电阻式柔性触觉传感器研究所存在的技术难题,并对其未来发展进行了展望。 展开更多

关键词 电阻式柔性触觉传感器 柔性衬底 敏感材料 结构设计 性能优化

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PVA/MXene改性羊毛纱电阻式应变传感器的制备与表征 被引量：1

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作者 潘依诺 周新祥 +5 位作者 何玲娥 李碧芬 张燕娜 陈太明 杜赵群 金光 《毛纺科技》 北大核心 2025年第6期1-7,共7页

针对柔性应变传感纺织品制备工艺复杂、应变范围较小、亲肤性差等问题,以羊毛纱线作为外层鞘纱,氨纶作为基底,通过浸渍的方式制备了一种具有可拉伸性且具有手感舒适性的传感纱线,并采用生物基材料Ecoflex作为保护层,使应变传感羊毛纱线... 针对柔性应变传感纺织品制备工艺复杂、应变范围较小、亲肤性差等问题,以羊毛纱线作为外层鞘纱,氨纶作为基底,通过浸渍的方式制备了一种具有可拉伸性且具有手感舒适性的传感纱线,并采用生物基材料Ecoflex作为保护层,使应变传感羊毛纱线具有稳定耐久性和可洗性。通过扫描电镜对传感纱线的形貌和结构进行表征,并对传感纱线的传感性能和耐水洗性进行表征。结果表明:二维无机化合物MXene纳米片附着于氨纶表面,形成导电通路;传感纱线应变范围可达100%,灵敏度最高达到17.08,可以监测人体关节运动大变形;在1000 s的拉伸循环中,电阻变化率的峰值基本不变,表现出高循环稳定性;皂洗10次后,电阻变化率小于0.2%,传感纱线具有可洗性,可用于护腕、护肘等运动产品中进行运动健康监测,在运动训练监测、医疗健康等方面有较好的应用前景。 展开更多

关键词 MXene 柔性应变传感器 聚乙烯醇 羊毛纱线 电阻式应变传感器 健康监测

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基于明胶复合材料的高灵敏柔性裂纹传感器

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作者 陈舞辉 孙启昌 +3 位作者 邵孟颖 毛彦博 金春浩 刘彩霞 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第7期46-49,共4页

针对可穿戴医疗设备精确测量微小人体生理信号的需求,以明胶、炭黑为材料,弹性织物为基底,结合浸渍工艺,制备一种基于明胶复合材料的高灵敏柔性裂纹传感器。阐述传感器制备流程,分析测试碳酸氢钠对明胶复合材料的改性原理,优化明胶复合... 针对可穿戴医疗设备精确测量微小人体生理信号的需求,以明胶、炭黑为材料,弹性织物为基底,结合浸渍工艺,制备一种基于明胶复合材料的高灵敏柔性裂纹传感器。阐述传感器制备流程,分析测试碳酸氢钠对明胶复合材料的改性原理,优化明胶复合材料配比及制备工艺,对柔性传感器静动态特性进行测试后将其应用于人体腕部桡动脉脉搏波测量。结果表明:基于明胶复合材料的高灵敏柔性裂纹传感器具有高灵敏度(8%应变时GF~12381)、快速响应时间(78 ms)。将传感器安装于压力检测装置内部,结合脉搏波测量系统,实现对腕部桡动脉脉搏的精确测量,为可穿戴实时脉搏波提取提供了解决方案,对促进柔性可穿戴设备的发展具有重要意义。 展开更多

关键词 柔性传感器 明胶复合材料 电阻式 高灵敏

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柔性触觉传感器用温度敏感导电橡胶的电阻-温度模型 被引量：8

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作者 刘平 黄英 +2 位作者 廉超 蒋红生 赵小文 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期107-109,共3页

以通用有效介质理论为基础,得出柔性触觉传感器用温度敏感导电橡胶的电阻-温度计算模型。采用炭黑-硅橡胶导电复合体系(导电/炭黑橡胶)作为实验材料,对该模型进行了实验验证。结果表明,在填料分布均匀、体积分数接近渗流体积分数等边界... 以通用有效介质理论为基础,得出柔性触觉传感器用温度敏感导电橡胶的电阻-温度计算模型。采用炭黑-硅橡胶导电复合体系(导电/炭黑橡胶)作为实验材料,对该模型进行了实验验证。结果表明,在填料分布均匀、体积分数接近渗流体积分数等边界条件下,电阻-温度计算模型与实验结果吻合,表现出一致的"电阻-正温度系数"(PTCR)变化规律。在温度场的作用下,基体的体积膨胀而导致炭黑浓度被稀释的过程对PTCR效应存在重要影响;基体的体积膨胀导致材料形状的改变对PTCR效应无显著影响。 展开更多

关键词 温度特性 电阻-正温度系数效应 导电橡胶 柔性触觉传感器

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导电复合纱基柔性电阻式应变传感器的研究进展 被引量：4

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作者 易雯 陈逸菲 +2 位作者 赵明明 闫涛 潘志娟 《现代纺织技术》 北大核心 2022年第4期12-23,88,共13页

为系统分析导电复合纱基柔性电阻式应变传感器的研究现状,根据复合纱使用的导电材料种类,将导电网络分为一元、二元及多元结构,并对其应变传感性能进行总结和分析,同时研究了多元导电材料之间的协同作用机制。一元结构复合导电纱受导电... 为系统分析导电复合纱基柔性电阻式应变传感器的研究现状,根据复合纱使用的导电材料种类,将导电网络分为一元、二元及多元结构,并对其应变传感性能进行总结和分析,同时研究了多元导电材料之间的协同作用机制。一元结构复合导电纱受导电材料维度结构的影响,形成差异化导电网络结构,但难以同时实现高应变范围和敏感性;二元及多元结构导电纱由不同维度导电材料构建,形成了点-线-面、点-点、线-线、面-面等不同连接方式的三维导电网络,能够在大应变范围内实现高敏感性,并提高传感器的稳定性。该研究为多元应变传感网络的构建新途径提供重要的参考依据。 展开更多

关键词 导电纳米材料 导电纱 柔性电阻式应变传感器 制备方法 传感性能

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柔性电涡流式触觉传感器性能仿真与分析 被引量：1

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作者 张芮 朱姿娜 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2021年第6期16-20,25,共6页

为实现机器人手指柔性传感,满足高灵敏度、高可靠性、尺寸微小化等要求,文中提出一种基于电涡流原理的柔性触觉传感器,建立了传感器二维对称仿真模型,通过有限元分析研究激励频率、线圈与金属板间距和单维载荷对传感器灵敏度和分辨率的... 为实现机器人手指柔性传感,满足高灵敏度、高可靠性、尺寸微小化等要求,文中提出一种基于电涡流原理的柔性触觉传感器,建立了传感器二维对称仿真模型,通过有限元分析研究激励频率、线圈与金属板间距和单维载荷对传感器灵敏度和分辨率的影响。结果表明:初始激励频率为3 MHz时,传感器的工作性能最好;电涡流传感器的电压、电阻和电抗随线圈与金属板间距的减小而呈下降趋势,间距越小灵敏度越高;施加单维载荷时,传感器对切向载荷的分辨率明显高于法向载荷。研究结果为柔性电涡流触觉传感器的设计优化提供参考。 展开更多

关键词 柔性 电涡流式 触觉传感器 有限元仿真

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碳基柔性电阻式应变传感器的研究进展 被引量：1

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作者 胡锦健 李龙 蔡涛 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期52-57,共6页

碳基柔性电阻式应变传感器凭借其结构简单、设计灵活、潜在可量产化和综合传感性能优异等特点,在可穿戴柔性电子领域获得了广泛应用。根据不同碳基柔性电阻式应变传感器的应用现状,介绍了炭黑基、碳纳米管基和石墨烯基三种柔性电阻式应... 碳基柔性电阻式应变传感器凭借其结构简单、设计灵活、潜在可量产化和综合传感性能优异等特点,在可穿戴柔性电子领域获得了广泛应用。根据不同碳基柔性电阻式应变传感器的应用现状,介绍了炭黑基、碳纳米管基和石墨烯基三种柔性电阻式应变传感器的制备、性能及应用研究。针对碳纳米管基和石墨烯基柔性电阻式应变传感器,按照碳纳米材料宏观结构的组装形式进行了分类(一维纤维或纱线、二维薄膜或织物和三维块体)综述。 展开更多

关键词 碳纳米材料 柔性应变传感器 电阻式 灵敏度 线性度 检测限

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基于导电橡胶填充海绵的柔性压力传感器研究 被引量：1

9

作者 刘健 刘平 +3 位作者 唐欣悦 王睿 滕飞 黄厚柱 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第10期59-62,共4页

随着智能机器人的发展,具有精准压力感知能力的电子皮肤成为研究热点。本文使用改性多壁碳纳米管(MWCNTs)和硅橡胶(SR)组成的复合材料及三聚氰胺海绵,采用浸渍工艺,制备了一种高灵敏电阻式柔性压力传感器。阐述了传感器的制作流程,对多... 随着智能机器人的发展,具有精准压力感知能力的电子皮肤成为研究热点。本文使用改性多壁碳纳米管(MWCNTs)和硅橡胶(SR)组成的复合材料及三聚氰胺海绵,采用浸渍工艺,制备了一种高灵敏电阻式柔性压力传感器。阐述了传感器的制作流程,对多壁碳纳米管的改性进行了表征,测试了压力传感器的传感性能,并将传感器装配到机械手上实时检测压力。测试结果表明:制备的海绵压力传感器具有良好的稳定性,宽工作范围(0~580kPa),快速的响应时间(~46ms)及良好的重复性(~2000次)。将传感器装配到定制的3D打印机械爪模具中安装到机械臂上,通过设计的信号采集电路及编写LabVIEW,上位机可以实时获取传感器的信号,得到机械爪上的压力数据,并结合支持向量机算法实现对抓取物体的分类。 展开更多

关键词 压力传感器 柔性 电阻式 泡沫

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全柔性电容式触觉传感阵列设计与实验 被引量：15

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作者 郭小辉 黄英 +3 位作者 腾珂 汪卫华 刘彩霞 刘平 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2015年第9期1278-1285,共8页

针对现有机器人触觉传感器存在可穿戴性与可移植性差、不易维护及扩展等缺点,设计了一种可用于机器人敏感皮肤的全柔性电容式触觉阵列传感器。以炭黑填充硅橡胶作为电容式触觉传感器的弹性电介质,聚酰亚胺为柔性基体,有机硅导电银胶和... 针对现有机器人触觉传感器存在可穿戴性与可移植性差、不易维护及扩展等缺点,设计了一种可用于机器人敏感皮肤的全柔性电容式触觉阵列传感器。以炭黑填充硅橡胶作为电容式触觉传感器的弹性电介质,聚酰亚胺为柔性基体,有机硅导电银胶和金属膜为上、下两柔性极板,共同构成压力敏感单元,并排列成可拼接式阵列结构。分析并介绍电容式柔性触觉传感器的工作原理、结构设计及电容阵列信号采集与处理系统。实验结果表明,该全柔性电容式触觉阵列传感器及信号提取系统具有良好的稳定性与灵敏度,可用作人工智能皮肤实现全触觉感知。 展开更多

关键词 触觉传感器 全柔性 可拼接式 信号处理 人工皮肤

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纺织基柔性力学传感器研究进展 被引量：40

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作者 田明伟 李增庆 +3 位作者 卢韵静 朱士凤 张宪胜 曲丽君 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期170-176,共7页

针对纺织基柔性力学传感器成型构筑机制、传感响应原理、应用领域不明确、不清晰等问题,系统综述了近几年国内外纺织基柔性力学传感器的制备、性能及应用的研究,并分别分析了纺织基电阻式力学传感器、电容式力学传感器在人体运动、生命... 针对纺织基柔性力学传感器成型构筑机制、传感响应原理、应用领域不明确、不清晰等问题,系统综述了近几年国内外纺织基柔性力学传感器的制备、性能及应用的研究,并分别分析了纺织基电阻式力学传感器、电容式力学传感器在人体运动、生命体征检测及人机交互等领域的应用优势。结果表明:一维纤维状传感器和二维织物传感器因其结构可变化性、组合可设计性等特点成为主要的纺织基传感器结构,传感器具有理想的线性度、迟滞性、重复性、灵敏度、稳定性等特性。高导电性、高弹性及回复性、高灵敏性和耐久性是纺织基柔性力学传感器的重要发展方向。 展开更多

关键词 纺织基柔性力学传感器 电阻式传感器 电容式传感器 人体运动检测 生命体征检测

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3D打印全固态柔性离子凝胶的性能及应用

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作者 尚长沛 刘美洲 +1 位作者 丁鹏 盛青山 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第3期538-544,共7页

为了解决水凝胶基可穿戴设备器因脱水造成的不稳定性,以丙烯酸(AAc)、氯化胆碱(ChCl)和蒙脱土(Mt)为原料制备了全固态柔性离子凝胶。利用万能试验机测量了不同蒙脱土含量离子凝胶的力学性能,并通过电化学工作站对导电性能进行了表征。... 为了解决水凝胶基可穿戴设备器因脱水造成的不稳定性,以丙烯酸(AAc)、氯化胆碱(ChCl)和蒙脱土(Mt)为原料制备了全固态柔性离子凝胶。利用万能试验机测量了不同蒙脱土含量离子凝胶的力学性能,并通过电化学工作站对导电性能进行了表征。与此同时,使用数字万用表监测了不同运动行为下的电阻响应。最后,利用DLP-3D打印机成型了不同复杂结构的离子凝胶传感器。结果表明,合成的离子凝胶具有较高的断裂强度(1~5.7 MPa)和高拉伸性(断裂应变约为350%),以及高离子电导率(6.38~15.91 mS/m);离子凝胶具有良好的弹性,作为柔性传感器对不同大小的应变和不同的加载速度产生的电阻信号都能稳定和精准的识别;离子凝胶同时表现出良好的长期稳定性,经过高温75℃储存100 h,仍然具有和原始试件相同的机械性能、导电率和机电响应。此外,经过DLP打印的离子凝胶多孔结构,具有较高的分别率,并且可以监测人体不同的运动状态。 展开更多

关键词 离子凝胶 柔性传感器 电阻式传感器 3D打印

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具有自主温度补偿的多通道柔性应变传感系统

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作者 代宇 张婕 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第2期97-100,共4页

为了满足全方位的应变采集需求,例如手指弯曲、手势识别等,设计了一种多通道柔性应变传感系统。该系统基于丝网印刷工艺制备了多通道(4个)带有柔性应变片和温度补偿片的惠斯通电桥,通过控制多路复用开关的关断与导通选择相应通道,将应... 为了满足全方位的应变采集需求,例如手指弯曲、手势识别等,设计了一种多通道柔性应变传感系统。该系统基于丝网印刷工艺制备了多通道(4个)带有柔性应变片和温度补偿片的惠斯通电桥,通过控制多路复用开关的关断与导通选择相应通道,将应变信号转化为电压信号后进行放大、滤波处理,并通过蓝牙芯片读取应变信息。通过实验证明,印刷传感器对于应变具有良好的响应特性以及重复性,应变电桥在温度25~45℃的环境中初始态输出的电压基本保持不变具有良好的温度补偿性。该柔性应变系统价格低廉、工艺简单,多路复用开关和印刷柔性应变片的数量可以拓展,可以满足可穿戴电子对大面积分布、多点采集的需求。 展开更多

关键词 印刷电阻网络 多通道采集 惠斯通电桥 电阻式柔性应变传感器

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