High-Sensitivity Flexible Capacitive Pressure Sensors Based on Biomimetic Hibiscus Flower Microstructures

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作者
Ronghua Lan,Jinyong Zhang,Jing Chen,Wei Tang,Qing Wu,Xianming Zhou,Xiaoyang Kang,Jue Wang,Hongbo Wang,Hui Li
出处
期刊:ACS omega [American Chemical Society]
卷期号:9 (12): 13704-13713
标识
DOI:10.1021/acsomega.3c08044
摘要

The integration of low-dimensional nanomaterials with microscale architectures in flexible pressure sensors has garnered significant interest due to their outstanding performance in healthcare monitoring. However, achieving high sensitivity across different magnitudes of external pressure remains a critical challenge. Herein, we present a high-performance flexible pressure sensor crafted from biomimetic hibiscus flower microstructures coated with silver nanowires. When compared with a flat electrode, these microstructures as electrodes display significantly enhanced sensitivity and an extended stimulus-response range. Furthermore, we utilized an ionic gel film as the dielectric layer, resulting in an enhancement of the overall performance of the flexible pressure sensor through an increase in interfacial capacitance. Consequently, the capacitive pressure sensor exhibits an extraordinary ultrahigh sensitivity of 48.57 [Kpa]-1 within the pressure range of 0-1 Kpa, 15.24 [Kpa]-1 within the pressure range of 1-30 Kpa, and 3.74 [Kpa]-1 within the pressure range of 30-120 Kpa, accompanied by a rapid response time (<58 ms). The exceptional performance of our flexible pressure sensor serves as a foundation for its numerous applications in healthcare monitoring. Notably, the flexible pressure sensor excels not only in detecting subtle physiological signals such as finger and wrist pulse signals, vocal cord vibrations, and breathing intensity but also demonstrates excellent performance in monitoring higher pressures, such as plantar pressure. We foresee that this flexible pressure sensor possesses significant potential in the field of wearable electronics.

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