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题名具有多孔双微结构层的柔性电容式压力传感器
被引量：2
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作者
孙翰轩
陈盛华
徐策
王志华
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机构
河北工业大学电气工程学院省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室
中国石油渤海装备辽河钻采装备分公司
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出处
《微纳电子技术》
CAS
2024年第4期105-113,共9页
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基金
河北省第三批青年拔尖人才支持计划
天津市自然科学基金(8JCYBJC87100)
天津市科学技术普及项目(22KPXMRC00020)。
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文摘
电极和介电层的材料性能和表面结构是决定柔性电容式压力传感器性能的关键因素。将碳纳米管(CNT)与硅橡胶结合制备出拉伸性能优良的斜线型微结构电极层。以聚二甲基硅氧烷(PDMS)/BaTiO_(3)/SrTiO_(3)复合材料制备多孔砂纸微结构介电层。电极与介电层交界面构成双重微结构以提升电荷携带能力。场发射扫描电子显微镜与光学显微镜观测结果验证了上述微结构的存在。基于电容模型的分析表明,传感器灵敏度主要取决于多孔介电层的形变量。所制备的多孔双微结构层柔性电容式压力传感器最高灵敏度为2.681 kPa^(-1),在3~5 kPa的压力区间仍具有0.412 kPa^(-1)的灵敏度,响应时间和释放时间分别约为39和61 ms。该传感器能够检测出吞咽时咽部运动的微小压力,实验中测得的最小电容变化率为0.13%,能够识别0.53 Pa的微小压力,具有较低的检测限。进行6000次以上的压缩循环测试后,传感器加载-卸载曲线重合性好,同时对不同频率压力的响应良好,验证了传感器良好的可重复性。总之,所提出的传感器具有良好的压力感知性能,在生理信号监测、人机交互等领域具有广阔的应用前景。
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关键词
柔性电容式传感器
多壁碳纳米管
压力传感器
双微结构层
纳米钛酸钡
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Keywords
flexible capacitive sensor
multi-walled carbon nanotube
pressure sensor
doublemicrostructure layer
nano-barium titanate
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分类号
TP212
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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