基于家蚕平板丝结构的柔性压力传感器制备及其传感性能

作     者：汪宇佳 王怡 王雅思 代方银 李智 WANG Yujia;WANG Yi;WANG Yasi;DAI Fangyin;LI Zhi

作者机构：西南大学资源昆虫高效养殖与利用全国重点实验室重庆400715 西南大学蚕桑纺织与生物质科学学院重庆400715 西南大学重庆市生物质纤维材料与现代纺织工程技术研究中心重庆400715 西南大学农业部蚕桑生物学与遗传育种重点实验室重庆400715 

出 版 物：《纺织学报》 (Journal of Textile Research)

年 卷 期：2024年第45卷第9期

页      面：10-17页

核心收录：

学科分类：0821[工学-纺织科学与工程] 0808[工学-电气工程] 0817[工学-化学工程与技术] 08[工学] 0703[理学-化学] 082101[工学-纺织工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：重庆市教育委员会科学技术研究项目(KJQN202100203) 家蚕基因组生物学国家重点实验室开放课题资助项目(sklsgb-2019KF13) 重庆市留创计划创新类资助项目(cx2019090) 

主　　题：家蚕 平板丝 压力传感器 智能可穿戴 过渡金属碳化物/氮化物 银纳米线 

摘      要：为获得基于天然平板丝结构的柔性压力传感器,以家蚕平板丝为柔性基底,在家蚕吐丝过程中循环喷洒过渡金属碳化物/氮化物和银纳米线作为导电材料,制备出具有天然多层结构的导电传感层复合材料。借助扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱仪对制备的平板丝传感层进行形貌观察和结构分析,并通过优化传感层的层数开发出性能更优异的传感器。结果表明:具有2层传感层的传感器的灵敏度最高,在42.03~60.00 kPa的高压范围内灵敏度可达0.20 kPa^(-1),比仅有1层传感层的传感器灵敏度提高了20倍;该传感器响应/恢复时间均在1 s以内,且在施加不同压缩速率时仍能保持电流值稳定,可准确响应动态变化的压力,在超过1500次压力加载/卸载循环后传感性能依旧保持稳定;该传感器可很好地贴附到人体关节表面用于监测人体运动状态,通过按压时间长短来模拟摩斯密码,可用于信息加密传输和困境救援;将传感器制成传感阵列,可应用于压力位置轨迹追踪。