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  近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所光子信息與能材料研究中心在壓力傳感器領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以Touchpoint-tailored ultra-sensitive piezoresistive pressure sensors with a broad dynamic response range and low detection limit 為題發(fā)表于材料領(lǐng)域權(quán)威期刊 ACS Applied materials & interfaces（美國化學(xué)學(xué)會(huì)《應(yīng)用界面材料》IF=8.097）。論文的第一作者是深圳先進(jìn)院陳明副研究員，通訊作者是李文杰副研究員，鐘國華副研究員和楊春雷研究員。 

  柔性可穿戴壓力傳感器在電子皮膚，醫(yī)療監(jiān)測、智能機(jī)器人等方面應(yīng)用廣泛。完美的可穿戴壓力傳感器應(yīng)該具備高靈敏度、量程范圍大、低檢測極限的傳感系統(tǒng)。然而目前傳統(tǒng)的壓力傳感器無法同時(shí)滿足這些要求。對此，楊春雷研究員課題組通過接觸點(diǎn)調(diào)制技術(shù)，利用柔性聚酰亞胺薄膜/粗糙叉狀電極/聚二甲基硅氧烷薄膜微結(jié)構(gòu)制備了高性能的柔性可穿戴壓力傳感器，該傳感器靈敏度在0-2.5 kPa范圍可達(dá)259.32 kPa-1，最大測量范圍達(dá)到54 kPa，響應(yīng)時(shí)間約200 μs。在健康監(jiān)控方面，該壓力傳感器可實(shí)現(xiàn)對人體脈搏的監(jiān)測；在智能機(jī)器人方面，課題組制備的壓力傳感器/機(jī)器人系統(tǒng)可以感知外界輕微的壓力并做出迅速的動(dòng)作反射。

圖1. 微結(jié)構(gòu)壓力傳感器傳感特性：（a-b）制備的壓力傳感器具備良好的機(jī)械柔韌性 (c-d)不同微結(jié)構(gòu)的壓力傳感器傳感特性，其中“粗糙-粗糙”型傳感器具備超高的靈敏度及最寬的動(dòng)態(tài)范圍（e）“粗糙-粗糙”型壓力傳感器具備良好的穩(wěn)定性（f）“粗糙-粗糙”型壓力傳感器的響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間。

圖2. “粗糙-粗糙”型傳感器應(yīng)用：（a-b）傳感器用于檢測微弱壓力（米粒），檢測極限可以達(dá)到0.36 Pa (c-d) 傳感器用于健康監(jiān)控：實(shí)時(shí)監(jiān)測人體脈搏（e-f）傳感器用于智能機(jī)器人：實(shí)時(shí)監(jiān)測懸掛乒乓球的輕微擺動(dòng)。

  該成果為高性能壓力傳感器的制備提供了一種有效的技術(shù)方案，并且有望促進(jìn)壓力傳感器在生物醫(yī)學(xué)，健康監(jiān)測和人工智能等方向的實(shí)際應(yīng)用。 

  該研究目前得到國家自然科學(xué)基金委以及深圳市基礎(chǔ)研究等項(xiàng)目的資助支持。 

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b20284