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壓阻傳感器在健康監(jiān)測、人機(jī)交互、機(jī)器人傳感等多個領(lǐng)域都備受青睞。開發(fā)具有生物相容性、高靈敏度和機(jī)械堅(jiān)固性的工程結(jié)構(gòu)壓阻傳感器是熱門研究領(lǐng)域之一。研究基于靜電作用和氫鍵的協(xié)同作用，通過單向冷凍鑄造和碳化，用細(xì)菌纖維素、殼聚糖、氧化石墨烯和石墨烯構(gòu)建了一種高性能混合碳?xì)饽z。
碳?xì)饽z具有的片狀和纖維狀交替結(jié)構(gòu)，反映了結(jié)構(gòu)良好的 "橋梁 "的穩(wěn)定性。在這個類比中，層狀結(jié)構(gòu)起到了穩(wěn)定 "大梁 "的作用，而纖維則是的 "支撐索"。有序的微觀結(jié)構(gòu)有助于均勻的應(yīng)力傳遞，從而產(chǎn)生了一種基于碳?xì)饽z的傳感器，它具有很高的壓阻線性靈敏度（150 kPa-1）、出色的機(jī)械穩(wěn)定性（3000 次壓縮循環(huán)）和快速的響應(yīng)/恢復(fù)時間（120/90 ms）。壓阻傳感器可實(shí)時檢測人體生理信號，并有效區(qū)分細(xì)微的不同聲音信號，從而實(shí)現(xiàn)聲音可視化。此外，它還能在條件下（200 °C和-196 °C）正常工作。所制備的壓阻傳感器有望在下一代空間壓力監(jiān)測、可穿戴電子設(shè)備和聲音可視化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
綜上所述，我們從工程力學(xué)原理中汲取靈感，以GO/G納米片為導(dǎo)電填料，以BC納米纖維為骨架，以CS顆粒為增強(qiáng)粘結(jié)劑，通過單向冷凍鑄造和碳化工藝制備了各向異性的C-BCG3-6。與傳統(tǒng)的氣凝膠不同，C-BCG3-6 利用多維混合材料的優(yōu)勢，具有類似橋梁中 "大梁 "和 "鋼索 "的穩(wěn)定微觀結(jié)構(gòu)。這種特殊的片狀和纖維狀有序交替的微觀結(jié)構(gòu)可促進(jìn)穩(wěn)定的應(yīng)力傳遞，從而在保持高傳感性能的同時，獲得優(yōu)異的機(jī)械性能。
基于 C-BCG3-6 的壓阻傳感器在 0-6.80 kPa 的壓力范圍內(nèi)具有高線性靈敏度（150 kPa-1）、快速響應(yīng)/恢復(fù)時間（120/90 ms）和出色的再現(xiàn)性（3000 次循環(huán)）。憑借這些特點(diǎn)，該傳感器能對壓力-電能相互轉(zhuǎn)換做出出色的實(shí)時響應(yīng)，在環(huán)境下也能很好地工作，并能監(jiān)測人體的各種運(yùn)動。此外，該傳感器還能很好地識別和轉(zhuǎn)換環(huán)境聲信號，即使信號很弱，傳感器的輸出響應(yīng)曲線也與原始聲譜高度一致?；诟飨虍愋?C-BCG3-6 的壓阻傳感器有望在人機(jī)交互、可穿戴設(shè)備、智能傳感等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。
來源：傳感器專家網(wǎng)
