基于纳米纤维薄膜的超灵敏柔性压力传感器赋能电子皮肤应用
2022-03-11 10:12:57 来源：麦姆斯咨询评论：0 点击：

受益于纳米纤维薄膜独特的粗糙性多孔结构和稳定的3D导电网络，这款压力传感器能够同时获得宽检测范围和高灵敏度，该传感器还显示出强大的机械稳定性和极短的响应或恢复时间。

超薄电子皮肤（e-skins，也称表皮电子或电子纹身）的快速发展为可直接佩戴于皮肤的柔性可拉伸监测设备开拓了新的应用领域。这类电子皮肤设备可用于假肢及康复治疗、光遗传学、人机界面、游戏中的人机交互，以及医疗领域的诊断工具等。

电子皮肤需要具有大响应范围、高灵敏度的薄且柔韧的压力传感器。压力传感器的压敏性能通常可以通过持久性或稳定性、响应度或恢复率、检测范围及灵敏响应等几个基本特性来评价，这也为压力传感器的功能设计提供了参考依据。在这些特性之中，检测范围和灵敏响应是影响压力传感器性能的两个关键因素。

据麦姆斯咨询报道，来自吉林大学和中国科学院的研究人员开发了一种基于MXene（二维过渡金属碳（氮）化物）的新方法，来设计电子皮肤的压力传感器材料，以满足上述两个关键要求。

他们的研究成果发表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上，题为《MXene/ZIF-67/polyacrylonitrile（PAN）Nanofiber Film for Ultra-sensitive Pressure Sensors》，据该论文报道，研究人员在PDMS（聚二甲基硅氧烷）和铜电极之间夹了一层导电的MXene/ZIF-67（沸石咪唑酯骨架-67）/PAN（聚丙烯腈）薄膜，制造出一种超灵敏的柔性压力传感器。

受益于纳米纤维薄膜独特的粗糙性多孔结构和稳定的三维（3D）导电网络，研究人员开发的压力传感器能够同时获得宽检测范围（0-100 kPa）和高灵敏度（62.8 kPa⁻¹），该传感器还显示出强大的机械稳定性（超过10,000个周期）和极短的响应（10毫秒）或恢复时间（8毫秒）。

（a）低压到高压范围内的压力响应图；（b）MXene/PAN传感器在不同压力水平下的灵敏度图