压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
超高灵敏压力传感器在医疗监控、电子皮肤、机器人皮肤和交互式输入/控制设备中提供了广泛的应用。最近的研究集中在柔性压力传感器上，这是因为它们在心跳监测、轻柔触摸和低压力范围（<1 kPa）的呼吸中具有广泛的适用性。下一代超高灵敏压力传感器的目标是在简单的接触中通过不同的压力变化模式识别不同的物体。为了实现这一点，一个可连续记录、温度不干涉和高分辨率的超高灵敏压力传感器是很需要的。压阻法是制造压力传感器的最常见方法，这是因为其结构简单、信号易于读取以及潜在的高灵敏度。尽管压阻传感器取得了长足的进步，但迄今为止，它们所依赖的转导机制基本上没有改变。通常，这样的一种机制是基于几种物理过程的混合并由有效介质理论描述的渗透转导机制，该机制广泛用于由绝缘聚合物和导电填料组成的复合压力传感器。由压缩过程中减小的颗粒间距导致的固有电阻变化用于测量施加的压力。这种类型的压力传感器通常显示出良好的灵敏度，但是由于弹性膨胀而响应缓慢，并且由于热膨胀而容易受到温度波动的影响。此外，这种压力传感器可能会产生串扰信号，从而限制了其感应密度。成果简介为了解决上述难题，近日，复旦大学武利民教授课题组展示了一种基于Fowler-Nordheim隧穿效应的设计思想，该技术通过旋涂分散在聚二甲基硅氧烷中的极低含量的海胆状空心碳球（小于1.5 wt％）来制造具有超高灵敏度和感测密度的压力传感器，其与以往报道的压力传感器的转导机制不同。该传感器在1 Pa时具有260.3 kPa-1的超高灵敏度、400 cm-2的高感测密度、高透明度和温度无干扰特性。另外，它可以通过工业上可行且可扩展的旋涂方法来制造，从而为实现超高灵敏度柔性压力传感器在各种表面和体内环境中的大规模生产和应用提供了有效途径。这项工作以“Quantum effect-based flexible and transparent pressure sensors with ultrahigh sensitivity and sensing density”为题发表在国际顶级期刊Nature Communications上。图文导读图1. 薄膜传感器的制造和特性图2. 薄膜传感器的弹性和电阻行为图3. 浸入对薄膜传感器的影响图4. 薄膜传感器的关系曲线的理论计算图5. 传感器阵列的制造设计和性能总结与展望综上所述，这项工作介绍了一种基于F–N隧穿效应的柔性压力传感器，该传感器是通过旋涂分散在聚二甲基硅氧烷弹性体中的海胆状空心碳球制成的。与以往报道的压力传感器相比，本发明的薄膜传感器具有独特和优越的特性，包括超高灵敏度（260.3 kPa-1）、高密度（理论上为2718557 cm-2）、高透明度（87％）、温度不干涉特性（从25至160 ℃）和宽的压力感测范围。另外，该传感器是生物相容、可拉伸的，并且易于通过旋涂技术实现大规模生产和应用。对于在各种不规则和复杂表面上的重要应用以及在体内环境中的潜在应用，这种压力感测器具有广阔的前景。作者这里提出的设计思路可能会扩展到制造具有超高灵敏度和感应密度的其他柔性和透明压力传感器，用于大数据技术、人工智能、可穿戴设备、高分辨率压力传感器以及透明度收集器和检测器。相信在未来，压力传感器会取得越来越多的突破，并逐渐普及到实际应用。文献信息Quantum effect-based flexible and transparent pressure sensors with ultrahigh sensitivity and sensing density. (Nature Communications, 2020, DOI:10.1038/s41467-020-17298-y)https://www.nature.com/articles/s41467-020-17298-y
免责声明：部分资料来源于网络，转载的目的在于传递更多信息及分享，并不意味着赞同其观点或证实其真实性，也不构成其他建议。仅提供交流平台，不为其版权负责。如涉及侵权，请联系我们及时修改或删除。邮箱：info@polymer.cn
诚邀投稿
欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群，请先加审核微信号PolymerChina （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。