Polyimide aerogel-based capacitive pressure sensor with enhanced sensitivity and temperature resistance

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作者
Minhan Cheng,Yifei Yuan,Qianyang Li,Chuanliang Chen,Jie Chen,Ke Tian,Mao Zhang,Qiang Fu,Hua Deng
出处
期刊:Journal of Materials Science & Technology [Elsevier BV]
卷期号:217: 60-69 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.jmst.2024.08.015
摘要

The development of intelligent electronic power systems necessitates advanced flexible pressure sensors. Despite improved compressibility through surface micro-structures or bulk pores, conventional capacitive pressure sensors face limitations due to their low dielectric constant and poor temperature tolerance of most elastomers. Herein, we constructed oriented polyimide-based aerogels with mechanical robustness and notable changes in dielectric constant under compression. The enhancement is attributed to the doping of surface-modified dielectric nanoparticles and graphene oxide sheets, which interact with polymer molecular chains. The resulting aerogels, with their excellent temperature resistance, were used to assemble high-performance capacitive pressure sensors. The sensor exhibits a maximum sensitivity of 1.41 kPa−1 over a wide working range of 0-200 kPa. Meanwhile, the sensor can operate in environments up to 150°C during 2000 compression/release cycles. Furthermore, the aerogel-based sensor demonstrates proximity sensing capabilities, showing great potential for applications in non-contact sensing and extreme environment detection.
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