在實(shí)際應(yīng)用中，非常需要具有寬壓力范圍和不飽和靈敏度的柔性壓力傳感器。然而，基于壓阻效應(yīng)的壓力傳感器總是受到傳感層的可壓縮性限制，導(dǎo)致理論上靈敏度的下降小于100%。
基于此，2024年7月26日，西北工業(yè)大學(xué)黃維院士團(tuán)隊(duì)&王學(xué)文教授課題組在國(guó)際期刊Advanced Materials發(fā)表題為《Breaking the Saturation of Sensitivity for Ultrawide Range Flexible Pressure Sensors by Soft-Strain Effect》的研究論文。
圖1?應(yīng)變效應(yīng)壓力傳感器的表征圖
在此，作者提出了一種利用應(yīng)變效應(yīng)的獨(dú)特策略，實(shí)現(xiàn)了更寬的壓力檢測(cè)范圍和不飽和靈敏度之間的平衡。
圖2?SE傳感器在步態(tài)過(guò)程膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用
由于交錯(cuò)微顆粒引起的傳感層的應(yīng)變效應(yīng)，傳感器在超寬壓力范圍（45Pa-4.1MPa）內(nèi)具有更高的靈敏度（5.22-70MPa-1）、高壓力分辨率（5Pa）、快速響應(yīng)/恢復(fù)時(shí)間（30/45ms），以及在3.5MPa的高壓負(fù)載下具有超過(guò)5000次循環(huán)的穩(wěn)健響應(yīng)。
這些卓越的傳感性能使傳感器能夠監(jiān)測(cè)大壓力。柔性壓力傳感器陣列可以幫助醫(yī)生恢復(fù)中性機(jī)械軸、跟蹤膝關(guān)節(jié)屈曲角度并提取步態(tài)特征。
圖3?SE傳感器在TKA手術(shù)中的潛在應(yīng)用
此外，柔性傳感陣列可以集成到關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中，以實(shí)時(shí)映射金屬隔間上的平衡內(nèi)側(cè)-外側(cè)接觸力，展示了其在全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)中進(jìn)一步開(kāi)發(fā)為精確的醫(yī)療人機(jī)界面的潛力。
文獻(xiàn)信息：Breaking the Saturation of Sensitivity for Ultrawide Range Flexible Pressure Sensors by Soft-Strain Effect., 2024.
https://doi.org/10.1002/adma.202405405
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