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理论探讨

柔性压力传感器的原理及应用研究

谢明

摘要：传统压力传感器大多为金属、半导体和压电晶体等刚性材料聚集在其两端，最终便形成了电势差。通常来说，在制备柔性压力传感器的

研制而成，虽然技术上非常成熟，可以精确测量较大范围内的压力过程中，可以通过 PZT 纳米纤维与叉指电极结合的方式，与叉指电极接触

值。但是随着科技水平的不断提升，器件表现出体积大、重量大等缺的纳米纤维如图在叉指之间被阻断成一个小电势差，这样传感器可以视为

点，承受的形变也不足。而发展柔性压力传感器，可以实现便携式检无数个电势差并联起来。传感器压电特性主要取决于所用的材料，将材料

测目标，在柔性人机交互、智能机器人等领域得到广泛应用。本文将确定后，叉指电极两端电势差大小在施加压力变化后将发生改变，因此传

简述柔性压力传感器的原理，并介绍了柔性压力传感器的具体应用。感器上压力大小可以通过叉指电极两端测量电压大小进行计算。

关键词：柔性压力传感器；原理；应用2 柔性压力传感器的制作工艺

在制作柔性压力传感器制作过程中，主要包括以下环节：第一个环节，

柔性压力传感器是一种新型电子器件，相比于传统刚性传感器，其在将PET基底确定下来；第二个环节，通过磁控溅射技术研发 ITO 叉指电极；

人机交互、医疗健康和机器人触觉等方面将发挥更大作用。柔性压力传感第三个环节，通过静电纺丝方式研发PZT 纳米纤维；第四个环节，通过旋涂

器制备材料要求很高，构成器件的材料必须质地较薄，有柔软的特性，在特机旋涂研发PDMS薄膜，通过组装上述四个部分，能够完成对成柔性压力传

殊情况下需要与人体皮肤表面贴合或直接向体内植入。可见柔性压力传感感器的制作。

器所用材料必须有较好的生物相容性，与生物组织保持较好力学匹配，且在高分子科学技术飞速发展过程中，生活中人们对产品轻量化存在需

器件性能应该有高灵敏度、响应时间快、检测限高和稳定性强等特点，并关求，为高分子材料产品在现代工业与社会生产中应用非常广泛。对聚对苯二

注响应范围、压力分辨率、空间分辨率和拉伸性能等，这让柔性压力传感甲酸乙二酯（PET）来说，是有着无色透明的特点，是一种耐化学性薄膜材

器有了更广应用前景。料，具备良好的力学物理性能、光学性能、电学性能、热力学性能、耐化学

1 柔性压力传感器的原理药品性和适中的生物兼容性，在工业生产与化工产品包装膜中应用较多。然

压力传感器是传感器界中的重要组成部分，对柔性压力传感器来说，而PET由于涂层表面具有抗氧化腐蚀性能与硬度低、耐磨性、抗静电性、可

机械与电气等性能极好，有着高灵活性，高灵敏度，高分辨率以及快速响应打印性和薄膜的可染性等很差，受到使用寿命的影响，其应用范围也受到

等特点，应用范围很广。结合柔性压力传感器工作机制的不同，主要包括压了限制。因此应该优化PET薄膜与其表面粗糙度，让薄膜表面物理状态得到

阻式、电容式和压电式等类型。第一，压阻式柔性压力传感器。基于压阻效变化，延长机械处理使用期限与拓宽其机械应用范围。要适当增强薄膜表

应的传感器受到外力作用后，将导致活性材料变形，促使内部导电材料分布面粗糙度，让薄膜表面附着力能够实现提升。在薄膜机械处理过程中，一般

与接触状态发生变化，活性材料电阻也将呈有规律变化状态。第二，电容式选用高速喷砂与其他机械抛光方法。

柔性压力传感器。主要设置了平行板电容原理的装置，有着较广的动态范ITO属于一种N型氧化物半导体-氧化铟锡，ITO薄膜导电率高、易被刻

围，响应速度快，灵敏度也高。从工作机理上看，这类传感器受到外力作用蚀，有利于制备如指状或梳状的面内有周期性图案的电极。ITO导电薄膜所

后，平板电容器之间的距离