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柔性薄膜压力传感器是怎么样的?有什么用?

  柔性薄膜压力传感器是一种有价值的电子器件,将在许多领域得到应用。尤其是在科技发展异常迅速的今天,一些航空领域、电子领域、工业领域等。下面主要分析柔性薄膜压力传感器结构和应用,为客户选择产品提供参考。

  1.三维多孔结构

  三维多孔结构是另一种具有高拉伸性能的结构。大面积三维网状纳米结构具有很高的拉伸性,大大超过了块体材料的固有极限。与PDMS薄膜相比,失效应变增加了约225%。将诸如液态金属的导电材料填充到孔隙中,以制备高导电性和可拉伸的薄膜。有限元分析表明,桥接元件旋转以适应拉伸过程中的应变。应变不是均匀分布的,桥接元件的应变高,低于施加的应变。

  2.平面外波浪结构

  引入拉伸性直观的方法之一就是将高导电金属或导电纳米材料做成薄膜或条带,做成平面搭扣。当施加应变时,波被拉直以适应大的变形。基板承受大应变,导电路径基本保持不变,在拉伸条件下导电性稳定。弹性聚合物上的金属膜由于热膨胀失配而翘曲,导致有序的波状结构。金属薄膜(通常是50纳米厚的金)通过电子束蒸发沉积在PDMS上,在此期间PDMS经历热膨胀。后续冷却产生压应力,形成金属膜的面外弯曲结构和波长 20-50m。类似的工作证明,弹性体衬底上的金属膜可以拉伸10%左右,远高于独立金属膜的失效应变(通常1%),并且保持了电连续性。

  3.面内蛇形结构

  为了实现高延展性的电子电路,采用了分形设计和其他具有平面延展性构型的金属线和蛇形结构。平面布局的刚性导电膜通常与弹性基板结合或嵌入,以适应大应变。蛇形结构的可拉伸性源自其蛇形“二维弹簧”结构的延伸。尽管缺乏大的延展性,但如果横截面足够小,金属是可以弯曲的。这种结构在平面内弯曲,局部褶皱出平面,可以拉伸到非常大的应变。弹性材料中嵌入一根类似弹簧的金属丝,其振幅为周期的一半,其电导率可达14.2%,远高于直丝(2.4%)。当振幅波长比加倍时,拉伸率可提高到27.2%。一般来说,裂纹形成在应力(或应变)集中的每个波的波峰和波谷处。

  柔性薄膜压力传感器的应用分析

  柔性薄膜压力传感器已成为未来智能器件的重要研究方向,在人机交互、电子皮肤和运动监控等领域具有广阔的应用前景。目前,柔性薄膜压力传感器已广泛应用于可穿戴电子设备中,以获取人体的物理参数。然而,不考虑传感材料的拉伸性,小应变变化的分辨率不足或加载/卸载状态之间的滞后现象限制了这些传感器的各种应用。基于此,该团队通过将液态金属共晶镓铟(EGaIn)嵌入到波状微通道的柔性基底中,开发了微流体柔性薄膜压力传感器。传感器的新型波浪形设计抑制了微通道的粘弹性,提高了变形恢复能力,改善了迟滞和响应速度。

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