據麥姆斯咨詢報道，近期，華中科技大學廖廣蘭教授研究團隊開發出一款基于碳化棉纖維的高性能柔性壓力傳感器，操作工藝簡單且成本低廉，可成功應用于微小質量測量、脈搏跳動檢測與手指運動感知等多種實際場景，為低成本柔性壓力傳感器的研究提供了新思路。

壓敏層的材料、結構與傳感器性能密切相關，大多數的柔性壓力傳感器不能同時兼顧大量程、高靈敏度、高重復性和穩定性等性能。該研究中，研究人員提出一種簡單可行的工藝方法，采用銅薄膜叉指電極結構，將碳化棉纖維作為壓敏層，經三明治式封裝，成功制備出高性能碳化棉纖維柔性壓力傳感器。

工藝流程圖

傳感器樣品實物圖

該柔性壓力傳感器的成本效益歸功于碳化棉纖維的采用。棉纖維是一種豐富的天然原材料，其碳化工藝簡單，易批量制備，成本低且對環境友好。經過柔化處理的碳化棉纖維，在保留碳化棉纖維疏松多孔結構的同時，還具備優異的機械強度與柔韌性，經過任意彎曲均不會斷裂，有利于壓力傳感器實現良好性能。

原始棉纖維、碳化棉纖維和柔性棉纖維的SEM圖

該柔性壓力傳感器非常好地兼顧了靈敏度、線性范圍與耐用性。碳化棉纖維的疏松多孔結構使其具有1.553kPa?1的高靈敏度、0~20kPa的寬線性感知范圍以及超過8000次循環的出色耐用性，展現出極大的競爭力。

性能測試結果

在應用性探索實驗中，研究人員利用該傳感器成功實現了微小質量測量（誤差僅為3.43%）、脈搏跳動檢測與手指彎曲度感知，表明了該傳感器具有極高的靈敏度，可以精確監測出個體心率與肢體形變。

稱量微小物體質量（左圖）及生理監測結果（右圖）

該研究為低成本柔性壓力傳感器的研究提供了新思路，同時證明了其在醫療診斷、可穿戴電子設備等領域的巨大應用潛力。

論文信息：
https://doi.org/10.13245/j.hust.220315

審核編輯 ：李倩