摘要
近年来，随着可穿戴式与皮肤贴合式电子设备的迅速发展，电子传感器作为其不可或缺的部件之一，正处于人们研究的热点方向，未来各类高性能传感器的开发将如火如荼。其中柔性压力传感器因其在人体运动检测、个人健康监测、人机交互等方面的潜在应用前景受到广泛关注。为满足上述各类应用的条件，需要采用合理的设计，从而得到高性能、低成本、穿戴舒适性好的器件。目前已有不少高性能的柔性压力传感器被研制出来：它们有的具有高灵敏度，有的具有宽探测范围，有的具有超快响应时间，但是很难有一个器件同时拥有各种高性能参数。此外，通常的器件制备过程要么流程繁琐、工艺复杂，诸如超滤法、化学气相沉积法、喷涂法等；要么会使用贵金属作为导电材料，成本昂贵；要么会不可避免地产生诸如空气污染物等副产物。由此，本课题为解决上述困境，提出了两种基于碳材料的柔性压力传感器，分别从制作工艺、性能表征以及器件的相关实际应用等展开了系统研究。本论文的主要内容如下： (1)基于可拉伸材料的柔性压力传感器。首先，通过丝网印刷导电银浆的方式制成压力传感器的棉织物底电极，然后，将涂覆纳米炭黑的聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)作为上桥部分，最后，完成封装。由于独特的松散多孔结构和纺织物较大的表面粗糙度和PDMS的拉伸性，压力传感器表现出优良的性能，如高灵敏度(在0-5kPa范围31.63kPa-1)，快速响应(响应时间和弛豫时间分别为15ms和20ms)等。 (2)基于碳材料的全织物柔性压力传感器。首先，同样制备出棉织物底电极，然后，将炭黑颗粒通过柴油燃烧产生的烟雾均匀地熏涂在无纺布表层，再滴涂聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐水溶液进行固定，最后，完成封装。到此，经过测试，可以得到同时具备高灵敏度(81.61kPa-1，在0-10kPa范围)和宽检测范围(0-100kPa)以及超快响应时间(6ms)的全织物柔性压力传感器。基于该器件的优异性能，不仅能够探测细微声音振动、微小肢体动作，还能够检测出人体脉率波形信号，实现了人体生理信号检测，因此，在健康监测领域有巨大的应用前景。
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