压阻式压力传感器通过捕捉外部压力信号并将其转化为可读的电信号,在人体健康监测中扮演着重要角色。信号线性度、信号灵敏度和检测范围是压力传感器的重要指标。针对传感材料的精细微观结构设计是提高其信号灵敏度的主要策略,但对于信号线性度和检测范围的提升有限,其根本原因是传感材料内极易达到的饱和电流。本研究通过化学掺杂与激光协同的双策略调控导电高分子的相分离,并通过传感材料的梯度电导率设计,有效延缓了饱和电流的形成,提升了信号线性度与检测范围。
图1.激光/DA双策略诱导PEDOT:PSS相分离和微结构形成,用于构建具有高线性度、高灵敏度和宽检测范围的压阻式压力传感器
图2. 激光诱导PEDOT:PSS相分离的机理及碳化形成
图3. DA/激光双策略处理诱导PEDOT:PSS相分离
图4. 双策略处理的LPPD晶体结构
图5. 双策略处理的LPPD电化学性能
图6. 高精度柔性压力传感器的制备与表征
图7. 高精度柔性压力传感器的应用
总结:该研究团队通过DA/激光双策略诱导导电高分子相分离,结合机械互锁共面结构与电导率梯度设计,开发了一种高性能柔性压阻式压力传感器。通过激光诱导的光热效应、光生电场以及DA与PSS链间的静电作用,实现了对PEDOT:PSS的相分离控制,进而实现了PEDOT:PSS电导率的广泛可调。通过传感电极层与叉指电极层的共面互锁微槽结构,并结合梯度导电PEDOT:PSS传感层内的级联激活电流,有效调节了电流饱和形成,使该传感器在0-100 kPa范围内展现出卓越的灵敏度(4×105 kPa-1)和线性度(99.74%),为下一代可穿戴设备的设计提供了优化方案。
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202411390
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