北京印刷学院莫黎昕、五邑大学韩少波 AFM：基于热膨胀微球与碳纳米管协同效应的3D直写技术提升柔性电...

主要观点总结

该文章介绍了一种新型电容式柔性压力传感器，由北京印刷学院莫黎昕与五邑大学韩少波领导的研究团队开发。传感器以碳纳米管（CNTs）、热膨胀微球（TEMs）和聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合介电层为基础，通过直写（DIW）技术制备而成。传感器的灵敏度相较仅含CNT的体系提高了两个数量级，在0–500 kPa的超宽压力范围内表现出最高达3.09 kPa-1的灵敏度。集成后的电容传感器阵列能够实现压力刺激的空间检测，拓展了其应用场景与实用价值。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

柔性电容压力传感器在电子皮肤、人工智能和可穿戴医疗设备等领域具有关键应用价值。提升电容式压力传感器灵敏度主要依靠构建微结构或选用低杨氏模量的介电材料，以及提高介电层在压力下的相对介电常数变化。

关键观点2: 新型传感器开发

研究团队成功开发出一种新型电容式柔性压力传感器，以CNTs、TEMs和PDMS复合介电层为基础，通过DIW技术制备。传感器的灵敏度显著提高，并且在超宽压力范围内表现出高灵敏度、低检测限、快速响应特性等优良性能。

关键观点3: 传感器性能特点

传感器集成电容传感器阵列实现压力刺激的空间检测。CNTs与TEMs的协同效应调控了传感器的机械与介电响应。表面沟槽状微结构增强受压时的介电常数变化与灵敏度。传感器还具备高压力分辨率、卓越稳定性及广泛应用潜力。

关键观点4: 研究方法

采用3D DIW技术简化制造流程，通过剪切诱导实现CNTs的定向排列，精准控制传感器结构，最终显著提升传感器响应速度。这是首次针对CNTs与TEMs协同增强电容传感器性能的研究。

关键观点5: 应用前景

该传感器在健康监测和人体运动检测等广泛应用中表现卓越，特别是在可穿戴健康设备和智能电子等领域具有广阔应用前景。3D直写成型打印技术在柔性压力传感器发展中的关键作用被强调。

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