Tunable, Ultrasensitive, and Flexible Pressure Sensors Based on Wrinkled Microstructures for Electronic Skins

材料科学 压力传感器 微观结构 纳米技术 压力敏感 光电子学 复合材料 机械工程 胶粘剂 图层(电子) 工程类
作者
Xiangwen Zeng,Zhixuan Wang,Heng Zhang,Wei Yang,Xiang Li,Zhizhen Zhao,Lian‐Mao Peng,Youfan Hu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:11 (23): 21218-21226 被引量:185
标识
DOI:10.1021/acsami.9b02518
摘要

Flexible pressure sensors play an important role in electronic skins (E-Skins), which mimic the mechanical forces sensing properties of human skin. A rational design for a pressure sensor with adjustable characteristics is in high demand for different application scenarios. Here, we present tunable, ultrasensitive, and flexible pressure sensors based on compressible wrinkled microstructures. Modifying the morphology of polydimethylsiloxane (PDMS) microstructure enables the device to obtain different sensitivities and pressure ranges for different requirements. Furthermore, by intentionally introducing hollow structures in the PDMS wrinkles, our pressure sensor exhibits an ultrahigh sensitivity of 14.268 kPa-1. The elastic microstructure-based capacitive sensor also possesses a very low detectable pressure limit (1.5 Pa), a fast response time (<50 ms), a wide pressure range, and excellent cycling stability. Implementing respiratory monitoring and vocalization recognition is realized by attaching the flexible pressure sensor onto the chest and throat, respectively, showing its great application potential for disease diagnosis, monitoring, and other advanced clinical/biological wearable technologies.

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