导电海绵-AgNWs复合柔性应力传感器灵敏度优化*李秀平1）†李娜1）刘程2，4）于福来3）谢智荆1）罗才辉1）（1）大连大学环境与化学工程学院，116622，辽宁大连；2）大连理工大学辽宁省高分子科学与工程重点实验室，116024，辽宁大连；3）大连孚美化工科技有限公司，116000，辽宁大连；4）辽宁省高性能树脂工程技术研究中心，116024，辽宁大连）摘要以导电海绵为基底，并将其与银纳米线（AgNWs）复合作为柔性电极，制备了一系列柔性应力传感器，其具有良好的灵敏度和重复性.研究发现AgNWs均匀附着在导电海绵的泡沫网络中.受力时随着海绵泡沫结构大形变的同时，AgNWs结构在微观上也产生次级形变，这种多层次的导电网络结构变化有利于增强应力传感器的灵敏度.考察了不同介电材料、介电层厚度、AgNWs滴涂层数等条件对灵敏度的影响，并优化了制备条件，实现了传感器的可控制备.本文制备的传感器制备方法简单，有一定实际应用前景.关键词应力传感器；银纳米线；导电海绵；微观结构；柔性中图分类号TB34DOI：10.12202/j.0476-0301.20212500引言随着柔性电子材料和检测技术的迅猛发展[1]，柔性应力传感器被广泛应用于软体机器人[2−3]、电子移动终端[3−4]、医疗健康监测设备[5−6]、电子皮肤[7]、人机交互[8]等可穿戴领域.柔性应力传感器是智能可穿戴设备的关键器件[9]，它可以将应力转化为电信号并输出.柔性应力传感器的性能对可穿戴设备的整体性能有重要影响.柔性应力传感器的传感机制是传感器在通电回路中将所受到的应力/应变先转化为自身性质的变化，进而再转化为电信号的感应机制，其主要分为压阻效应、电容效应和压电效应.因此，应力传感器通常分为电阻式传感器[10]、电容式传感器[11−12]和压电式传感器[13−14].其中，电容式柔性传感器因具有较好的抗过载能力、抗干扰特性和动态特性等受到广泛关注和研究.电容式传感器通常采用传统的3层平板式结构，即上层复合驱动电极、中间层介电层和底层复合感应电极.当应力作用在平行板时，会引起驱动电极与感应电极之间的2板之间距离和电极面积改变，导致电容值改变而进行检测.柔性应力传感器对高灵敏度和较高柔性的需求，不断驱动着柔性传感器器件在传感理论和结构设计上的研究.以高分子材料为基础的柔性应力传感器的制备方法主要包括低温沉积法[15]、溶液处理法[16]、转移印刷法[17]和纳米模塑/微米模塑[18].最近仿生方法亦成为热门方法用于制备柔性应力传感器.这些制备方法通过构建活性导体微结构、介电层...
