仿生皮肤褶皱结构的电容式传感器的制备及性能

作     者：张蕊 于林吉 潘以沫 郑莹莹 王建 张寅江 邹专勇 

作者机构：绍兴文理学院浙江省清洁染整技术研究重点实验室 绍兴文理学院纤维基复合材料国家工程研究中心绍兴分中心 绍兴文理学院绍兴市高性能纤维及制品重点实验室 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：浙江省教育厅一般科研项目(Y202351466) 绍兴文理学院-浙江大学绍兴研究院联合科研资助基金项目(2023LHLG008) 

主　　题：电容式传感器 仿生皮肤结构 聚二甲基硅氧烷 传感性能 运动监测 

摘      要：随着智能可穿戴技术的快速发展，柔性电容式传感器因其制备工艺简单及优良的电学性能，在健康监测、人机交互、电子皮肤等领域展现出广阔的应用前景。本文围绕提升电容式传感器的检测范围和耐久性为目标，提出了一种基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）和可膨胀微球复合介电层的仿生皮肤褶皱结构的电容式传感器。用SEM分析了介电层的结构形貌，并研究了该传感器的电学性能和人体适用性。结果表明：电容式传感器具有较宽的检测范围（0～242 kPa）、高灵敏度(0.0079 kPa-1)、快速响应时间（230 ms）以及优异的稳定耐久性（9500次循环）；同时，还具有较好的非接触感测性能，其非接触灵敏度为0.59%/cm。在实际应用中，该传感器可用于监测手指、手腕、膝盖等关节的弯曲运动，以及眨眼、张口等细微的生理信号。该电容式传感器在运动监测和健康监测领域具有潜在的应用价值。