作为一种很有前途的传感器，柔性压力传感器在可穿戴器件、电子皮肤、生物医学及智能机器人等方面均有广泛的应用前景。现如今，柔性压力传感器主要基于导电聚合物复合结构，具有高柔韧性、宽拉伸范围和相对稳定的动态特性，因而受到广泛的关注。
尤其是多壁碳纳米管MWCNT，作为一种广泛应用的纳米材料，当它们沿某一方向排列时，具有很高的各向异性。在聚合物复合材料中，由于其独特的一维结构，对于提高原聚合物复合材料的导电性、力学性能和传感性能非常重要。有研究表明，多壁碳纳米管的定向排列可以通过剪切层流、喷印、化学气相沉积或电场磁场诱导等方法来实现。在这些方法中，复合物的形成通常采取剪切层流、机械拉伸、熔融加工处理技术。这些复合物大多都制成薄膜或纤维。这些制备工艺通常较为复杂。而电场、磁场诱导作为非接触自组装法，由于对复合材料的形状几乎没有限制，因而引起了广泛的关注。然而，电场诱导通常要在300V以上的电压下才得以实现。先前的研究表明MWCNT在电场强度达到AC-300V/cm时开始旋转，在磁场强度高于10T下、诱导多壁碳纳米管重新排列，并在在单体溶液中进行化学传导使单体基体聚合，揭示了MWCNT可以与聚合物内部的强磁场平行排列。尽管磁诱导是排列MWCNT的一种简单有效的方法，然而高于10T的磁场往往很难获得，且能耗太高。此外，其内部结构排列的磁感应变化对传感器性能的影响机制尚不清晰。因此，研究低磁通密度对多壁碳纳米管各向异性的影响以及由其构成的传感器的传感性能具有重要意义。针对这一问题，重庆大学Changrong Liao研究团队通过弱磁场（小于0.7T）成功诱导MWCNT在聚合物复合结构中定向排列，并以此设计出一种具有各向异性及宽工作范围的新型柔性应变传感器。磁场有两个可调参数：方向和磁通量密度。前者诱导MWCNT的曲向，后者控制传感器的电阻特性以及最终的传感性能。为了进一步优化传感性能，将少量镍颗粒填充到以多壁碳纳米管为骨架的导电网络中以便增加主链和填充颗粒之间的协同效应。结果表明，该传感器的拉伸范围高达720%，具有较高的灵敏度（GF=1768.7，形变范围90-100%，并随着拉伸应变的增加而继续增加）。这些重要的特性使它能够准确监测人类生理活动，如发声和手指弯曲。最后设计了一个手势识别系统，通过检测手势的延伸或延伸来识别手势五指和手腕弯曲。相关研究成果以“Magnetically induced robust anisotropic structure of multi-walled carbon nanotubes/Ni for high-performance flexible strain sensor” 为题发表在顶刊《carbon》上。该研究主要的创新点如下1）通过弱磁场（小于0）弱磁场（小于0.7T）成功诱导MWCNT在聚合物复合结构中定向排列。2）MWCNT的定向排列机制设计出一种具有各向异性及宽工作范围的新型柔性应变传感器。3）通过掺杂Ni，利用它们之间的协同作用来优化传感器性能。
文献链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622322002044
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