【上海交大：研究基于微金字塔結(jié)構(gòu)和內(nèi)嵌銀納米線(xiàn)的柔性PDMS壓力傳感器及其在尿流量測(cè)量中的應(yīng)用】

1.柔性壓力傳感器的工作原理

本研究在柔性PDMS表面引入了微型椎體結(jié)構(gòu)，并在這些微錐體內(nèi)部均勻地嵌入了銀納米線(xiàn)。微型椎體結(jié)構(gòu)的引入增強(qiáng)了傳感器對(duì)微小壓力信號(hào)的敏感響應(yīng)；同時(shí)，作為導(dǎo)電成分的銀納米線(xiàn)不僅實(shí)現(xiàn)了壓力-電阻信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換，而且由于其金屬材料的固有剛性，有效降低了PDMS這種彈性材料固有的遲滯現(xiàn)象。無(wú)負(fù)載條件下，由于微錐體與電極之間的接觸面積較小，傳感器的電阻值相對(duì)較大。當(dāng)施加壓力時(shí)，PDMS的壓縮變形導(dǎo)致嵌入在微錐體表面的銀納米線(xiàn)之間形成了更多的導(dǎo)電連接，同時(shí)微錐體與電極之間的接觸面積也相應(yīng)增加。因此，施加的壓力與傳感器的電阻之間呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系。通過(guò)向傳感器施加恒定電壓，將會(huì)獲得與壓力信號(hào)呈正相關(guān)的電流響應(yīng)。因此，測(cè)量電流能夠比直接測(cè)量傳感器的電阻獲得更直觀(guān)的壓力變化指示。