基于微结构电极的高灵敏度离子电子柔性压力传感器，适用于可穿戴设备

《IEEE Instrumentation & Measurement Magazine》：High Sensitivity Iontronic Flexible Pressure Sensor Based on Microstructured Electrodes for Wearable Devices

柔性压力传感器在可穿戴设备、生物医学和智能机器人领域具有重要应用价值。本研究提出基于微结构电极的高灵敏度离子晶体柔性压力传感器，检测范围0-850kPa，0-20kPa灵敏度达2.0365kPa?1，响应时间100ms，恢复时间50ms，成功监测咽喉、面部、手腕等部位细微动作及手指弯曲等大范围运动，提供高精度测量解决方案。

　　

摘要：

柔性压力传感器在可穿戴设备、生物医学和智能机器人感知等多个领域发挥着重要作用。本研究提出了一种基于微结构电极的高灵敏度离子电子柔性压力传感器。该传感器的压力检测范围为 0?850kPa。在 0?20kPa 的检测范围内，其灵敏度最高可达 2.0365。该传感器还具有良好的重复性、稳定性和耐用性，响应时间（100 ms）和恢复时间（50 ms）较短。通过一系列实际应用测试，该传感器成功监测了喉咙、面部、眉毛和手腕等部位的微小运动，以及说话、吞咽、呼吸、微笑、皱眉等动作，还能检测手指弯曲等较大动作。该传感器不仅在材料结构上具有创新性，还在性能和校准方法方面满足了仪器仪表和测量领域的需求，为可穿戴医疗设备、人体健康监测和机器人皮肤等应用提供了高精度测量解决方案。

电容式传感器的局限性

近年来，由于其出色的柔韧性和适应性，柔性压力传感器已成为许多学者研究的热点。它们能够紧密贴合物体表面和人体皮肤，有效感知环境刺激。这些传感器被广泛应用于人机交互、医疗保健、智能机器人感知和可穿戴设备等领域 [1]、[2]。其中，电容式传感器因其制备简单、功耗低和稳定性好等优点而受到广泛关注 [3]–[6]。然而，传统的电容式压力传感器仍面临许多挑战和局限性，例如灵敏度低、压力值与电容值之间的线性相关性差以及测量精度不足等问题。