陳根：新型壓力傳感器，高靈敏、寬領域_風聞

文|陳根

隨着信息時代的應用需求越來越高，隨之而來的是對於被測量信息的精度和穩定情況等性能參數的期望值要求逐步提高。針對特殊環境與特殊信號下氣體、壓力、濕度的測量需求**，普通傳感器往往已經****不能滿足。**

隨着柔性基質材料的發展，具有透明、柔韌、延展、可自由彎曲等特點的柔性傳感器，在醫療保健、健身運動、安全生產等領域的巨大潛力受到越來越大的關注。據英國市場分析公司IDTechEx預測，直至2028年，全球柔性電子市場有望達3010億美元。

近年來，柔性可穿戴設備在監測人體生物信號方面取得了長足進步，使用柔性貼片隨時隨地監測血壓、脈搏等技術一直在突破。同時，柔性可穿戴醫療類產品因其柔軟、輕薄的特性，為用户帶來舒適的穿戴體驗。

**然而，現有的柔性可穿戴壓力傳感器存在一個很大短板：高靈敏度與寬域工作範圍無法兼得。**即使是非常輕微的壓力，也會使傳感器的靈敏度大幅下降。為此，近日研究人員通過開發利用壓阻-壓容混合響應來承受壓力的方法來彌補這一部分的空白。

通過導電的多孔狀微結構與超薄絕緣層的結合，研究人員首次發現分佈式壓電電阻和壓電電容的混合響應**，****能夠使得柔性壓力傳感器兼具高靈敏度和寬域工作範圍。**小至一種果蠅的重量（0.07 pa），大到人腳踏步所產生的壓力（125 kPa），都可以被靈敏地感應到。

該傳感器是由一種超高孔隙率的導電納米複合材料（porous nanocomposite,  PNC），超薄絕緣層（PMMA）以及 Au/PI 電極複合而成。其中，多孔納米複合材料（PNC）由碳納米管（carbon nanotube, CNT）摻雜的 Ecoflex 硅膠構成。

實驗中，研究人員測量了一隻僅有 0.7 毫克重的果蠅、傳感器上方 3 cm 處的鼓風機吹出的氣流、三個連續降落的水滴，以及人體頸動脈和顳動脈的脈搏跳動。結果顯示，HRPS 對果蠅自重帶來的僅有 0.07 Pa 的壓力，以及微小氣流、水滴滴落時引起的壓力響應準確且迅速，響應時間僅為 94 毫秒。

未來，該傳感器有望為柔性可穿戴設備的發展提供長足動力。