Irregular Microdome Structure‐Based Sensitive Pressure Sensor Using Internal Popping of Microspheres

材料科学 弹性体 压力传感器 微加工 压阻效应 复合材料 电极 执行机构 复合数 造型(装饰) 铸造 纳米技术 机械工程 计算机科学 医学 化学 替代医学 物理化学 病理 制作 人工智能 工程类
作者
Young Jin Jung,Jungrak Choi,Wookjin Lee,Jong Soo Ko,Inkyu Park,Hanchul Cho
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:32 (27) 被引量:86
标识
DOI:10.1002/adfm.202201147
摘要

Abstract Modifying the surface morphology of an elastomer surface into 3D microstructures is crucial for various soft sensor applications. However, processes based on typical mold microfabrication and elastomer casting remain the dominant methodologies. This study demonstrates a novel strategy for generating 3D and irregular microdome structures for flexible pressure sensors through the internal popping of microspheres. When thermal treatment is applied to a composite film composed of microspheres and an elastomer matrix, the microspheres expand, and irregular microdome structures are generated. This composite film with an irregular microdome structure is utilized as a piezoresistive pressure‐sensing film. The sensor shows high sensitivity (−50.45 kPa −1 ) owing to the heterogeneous contact change between the irregular microdome structure and a laser‐induced graphene electrode; it also exhibits a short response time (τ 10‐90% ≈ 39 ms), excellent repeatability, and high reliability. The sensor is applied in a fingertip‐shaped pressure sensor to detect the blood pulse on the index finger and on electronic skin to recognize soft objects. Furthermore, a pressure sensor array that enables various functions such as drawing, multitouch, and deep learning‐based motion control, is demonstrated.
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