用于电子皮肤应用的高度敏感且灵活的微金字塔结构压力传感器的激光辅助制造

摘要： 一种基于微结构聚二甲基硅氧烷（PDMS）介电层的新型电容式压力传感器被开发用于可穿戴电子皮肤和触觉传感应用。该压力传感器以柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为基底，分别采用PDMS和银（Ag）作为介电层与电极层。通过激光雕刻的丙烯酸模具制备了一组具有金字塔形微结构的PDMS薄膜。电极（上下层）采用加成丝网印刷工艺在PET薄膜上沉积银制成。压力传感器通过将上下层银电极粘贴至金字塔形微结构PDMS（PM-PDMS）薄膜的光滑面进行组装，随后将上层PM-PDMS覆盖于下层PM-PDMS之上。通过施加0至10千帕的压力测试该传感器的性能，在0-100帕、100-1000帕及1-10千帕压力范围内分别获得0.221% Pa?1、0.033% Pa?1和0.011% Pa?1的灵敏度，对应相关系数达0.9536、0.9586和0.9826。该传感器还具有50毫秒的快速响应时间、0.7%的低迟滞、150毫秒的恢复时间，并在1000次循环中保持优异的稳定性。测试结果表明其能有效检测手势动作和颈动脉脉搏测量等多种活动产生的压力。这种基于PM-PDMS的压力传感器为电子皮肤应用中的压力监测提供了一种简单经济的解决方案。