對(duì)電極式柔性壓力傳感器制備及器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、壓力傳感器能將應(yīng)力作用轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)，所以在自動(dòng)化控制、醫(yī)療診斷、機(jī)械結(jié)構(gòu)診斷、聲波檢測(cè)、觸摸屏和人工智能領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用潛力。其中使用PDMS等柔性材料為襯底制備的柔性壓力傳感器具有適應(yīng)異形曲面、耐彎折的特點(diǎn)，所以比傳統(tǒng)壓力傳感器能適應(yīng)更多應(yīng)用環(huán)境從而成為研究熱點(diǎn)。
　　本文設(shè)計(jì)一種以PDMS（聚二甲基硅氧烷）為襯底，以CNT（碳納米管）薄膜為導(dǎo)電層的具有空氣槽結(jié)構(gòu)的對(duì)電極式柔性電阻壓力傳感器。為了制備CNT/PDMS柔性導(dǎo)電

2、薄膜，本文先將CNT分散在SDS分散液中并提取了上清液，再在MCE濾膜上抽濾CNT分散液制備出CNT薄膜。然后使用丙酮試劑溶解MCE濾膜剝離CNT薄膜，再轉(zhuǎn)移至制備好的PDMS薄膜上形成CNT/PDMS柔性導(dǎo)電薄膜。為了制備微納結(jié)構(gòu)的柔性壓力傳感器，本文還使用毛玻璃作為模板制備具有微納結(jié)構(gòu)的PDMS薄膜并制備相應(yīng)具有微納結(jié)構(gòu)的CNT/PDMS柔性導(dǎo)電薄膜。為了分析CNT薄膜以及CNT/PDMS薄膜理化特性，本文使用SEM，拉曼光譜以及四

3、探針?lè)阶铚y(cè)試儀等方法測(cè)試薄膜。測(cè)試發(fā)現(xiàn)制備出的CNT薄膜均勻而且導(dǎo)電性良好，制備出平板結(jié)構(gòu)CNT/PDMS復(fù)合柔性導(dǎo)電薄膜的薄膜之間結(jié)合牢固沒(méi)有明顯界限。
　　為了對(duì)比不同結(jié)構(gòu)柔性壓力傳感器性能和分析空氣槽結(jié)構(gòu)對(duì)柔性壓力傳感器的性能影響，本文組裝了傳統(tǒng)平板結(jié)構(gòu)柔性壓力傳感器、單層PDMS薄膜支撐層的空氣槽結(jié)構(gòu)柔性壓力傳感器、雙層PDMS薄膜支撐層的空氣槽結(jié)構(gòu)柔性壓力傳感器以及微納結(jié)構(gòu)柔性壓力傳感器。然后測(cè)試了這四種結(jié)構(gòu)的器件的固定

4、壓強(qiáng)下響應(yīng)度、穩(wěn)定性、靈敏度和最低檢測(cè)壓強(qiáng)，并進(jìn)行了對(duì)比。測(cè)試發(fā)現(xiàn)具有空氣槽結(jié)構(gòu)的柔性壓力傳感器在相同的測(cè)試壓強(qiáng)下響應(yīng)度更高，穩(wěn)定性更好。同時(shí)使用單層PDMS薄膜作為支撐層的空氣槽結(jié)構(gòu)的柔性壓力傳感器在四種結(jié)構(gòu)傳感器中，靈敏度在低壓強(qiáng)測(cè)試范圍（1~5Pa）和高壓強(qiáng)測(cè)試范圍（5~100Pa）均為最高，分別為58.90kPa-1和0.66kPa-1，同時(shí)具有最低檢測(cè)壓強(qiáng)1Pa。研究結(jié)果說(shuō)明合理空氣槽結(jié)構(gòu)能夠提高器件的性能。
　　最后本