Methodenartikel

Gevoeligheidsverbetering van zachte capacitieve druksensoren met behulp van een op oplosmiddelverdamping gebaseerde porositeitscontroletechniek

DOI:

10.3791/65143

⸱

24 maart 2023

 ,  ,  ,  , 
1State Key Laboratory of Industrial Control Technology, College of Control Science and Engineering, Zhejiang University

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Een eenvoudige en kostenefficiënte fabricagemethode op basis van de oplosmiddelverdampingstechniek wordt gepresenteerd om de prestaties van een zachte capacitieve druksensor te optimaliseren, die mogelijk wordt gemaakt door porositeitsregeling in de diëlektrische laag met behulp van verschillende massaverhoudingen van de giet-PDMS / tolueenoplossing.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zachte druksensoren spelen een belangrijke rol bij het ontwikkelen van "mens-machine" tactiele sensatie in zachte robotica en haptische interfaces. Met name capacitieve sensoren met microgestructureerde polymeermatrices zijn met aanzienlijke inspanning onderzocht vanwege hun hoge gevoeligheid, brede lineariteitsbereik en snelle responstijd. De verbetering van de detectieprestaties is echter vaak afhankelijk van het structurele ontwerp van de diëlektrische laag, waarvoor geavanceerde microfabricagefaciliteiten nodig zijn. Dit artikel beschrijft een eenvoudige en goedkope methode om poreuze capacitieve druksensoren met verbeterde gevoeligheid te fabriceren met behulp van de op oplosmiddelverdamping gebaseerde methode om de porositeit af te stemmen. De sensor bestaat uit een poreus polydimethylsiloxaan (PDMS) diëlektrische laag gebonden met boven- en onderelektroden gemaakt van elastische geleidende polymeercomposieten (ECPC's). De elektroden werden voorbereid door koolstofnanobuisjes (CNT's) te schrapen en PDMS-geleidende slurry te gedopeerd in PDMS-films met schimmelpatroon. Om de porositeit van de diëlektrische laag te optimaliseren voor verbeterde detectieprestaties, werd de PDMS-oplossing verdund met tolueen van verschillende massafracties in plaats van het suikerporiënvormende middel (PFA) in verschillende maten te filteren of te malen. De verdamping van het tolueenoplosmiddel maakte de snelle fabricage van een poreuze diëlektrische laag met controleerbare porositeiten mogelijk. Er werd bevestigd dat de gevoeligheid tweevoudig kon worden verbeterd wanneer de tolueen-PDMS-verhouding werd verhoogd van 1:8 naar 1:1. Het onderzoek dat in dit werk wordt voorgesteld, maakt een goedkope methode mogelijk voor het fabriceren van volledig geïntegreerde bionische zachte robotgrijpers met zachte sensorische mechanoreceptoren van afstembare sensorparameters.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In de afgelopen jaren hebben flexibele druksensoren de aandacht getrokken vanwege hun onmisbare toepassing in zachte robotica 1,2,3, "mens-machine" haptische interfaces4,5 en gezondheidsmonitoring 6,7,8. Over het algemeen omvatten de mechanismen voor drukdetectie piëzoresistief 1,4,7, piëzo-elektrisch 2,6, capacitief 2,3,9,10,11,12,13 en tribo-elektrisch 8 Sensoren. Onder hen vallen capacitieve druksensoren op als een van de meest veelbelovende methoden in tactiele detectie vanwege hun hoge gevoeligheid, lage detectiegrens (LOD), enz.

Voor betere detectieprestaties zijn verschillende microstructuren zoals micropiramides 2,9,14, micropijlers 15 en microporiën9,10,11,12,13,16,17 geïntroduceerd in flexibele capacitieve druksensoren, en de fabricagemethoden zijn ook geoptimaliseerd om de detectie verder te verbeteren uitvoeringen van dergelijke structuren. De meeste van deze structuren vereisen echter geavanceerde microfabricagefaciliteiten, wat de productiekosten en operationele problemen aanzienlijk verhoogt. Als de meest gebruikte microstructuur in zachte druksensoren vertrouwen micropiramides bijvoorbeeld op lithografisch gedefinieerde en nat geëtste Si-wafers als de vormsjabloon, die precisieapparatuur en een strikte cleanroomomgeving vereist 9,14. Daarom hebben microporiënstructuren (poreuze structuren) die kunnen worden gemaakt door eenvoudige fabricageprocessen en met goedkope grondstoffen met behoud van hoge detectieprestaties, onlangs steeds meer aandacht getrokken 9,10,11,12,13,16,17 . Dit zal worden besproken, naast de nadelen van het veranderen van de PFA en de hoeveelheid ervan, als de motivatie voor het gebruik van onze fractiecontrolemethode.

Hierin stelt dit werk een eenvoudige en goedkope methode voor op basis van de oplosmiddelverdampingstechniek om een poreuze flexibele capacitieve druksensor met controleerbare porositeit te fabriceren. Het volledige productieproces omvat de fabricage van de poreuze PDMS-diëlektrische laag, de schraaplaag van de elektroden en de verlijming van drie functionele lagen. In het bijzonder maakt dit werk op innovatieve wijze gebruik van een PDMS / tolueen gemengde oplossing met een bepaalde massaverhouding om de poreuze PDMS-diëlektrische laag te fabriceren op basis van het suiker / erythritol-mengselsjabloon. Ondertussen zorgt een uniforme PFA-deeltjesgrootte voor een uniforme poriemorfologie en -verdeling; de porositeit kan dus worden geregeld door de PDMS/tolueenmassaverhouding te wijzigen. De experimentele resultaten tonen aan dat de gevoeligheid van de voorgestelde druksensor meer dan tweevoudig kan worden verbeterd door de PDMS / tolueen-massaverhouding te verhogen van 1: 8 naar 1: 1. De variatie in de wanddikte van de microporiën als gevolg van verschillende PDMS/tolueen massaverhoudingen wordt ook bevestigd door optische microscoopbeelden. De geoptimaliseerde zachte capacitieve druksensor toont hoge detectieprestaties met een gevoeligheid en responstijd van respectievelijk 3,47% kPa−1 en 0,2 s. Deze methode bereikt de snelle, goedkope en eenvoudig te bedienen fabricage van een poreuze diëlektrische laag met controleerbare porositeit.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Fabricage van de zachte capacitieve druksensor met een poreuze PDMS diëlektrische laag

  1. Productie van de poreuze PDMS diëlektrische laag
    1. Bereid de suiker / erythritol poreuze sjabloon volgens de onderstaande stappen.
      1. Filtreer de suiker met monsterzeven met openingen van 270 μm en 500 μm. Kies suiker met een deeltjesdiameter in het bereik van 270-500 μm.
        OPMERKING: Een grotere of kleinere suikerdeeltjesgrootte is ook acceptabel zolang de uniformiteit binnen de tolerantiegrenzen ligt. De diameter van het suikerdeeltje zal de poriegrootte van de poreuze PDMS-laag die in een latere stap is vervaardigd, beïnvloeden, maar zal de poriegrootte niet volledig bepalen.
      2. Maal erythritol (zie tabel met materialen) tot poeder om een meer uniforme menging met de suiker te garanderen.
      3. Weeg een bepaalde hoeveelheid gefilterde suiker en erythritolpoeder met een massaverhouding van 20:1. Schud om ze gelijkmatig te mengen.
      4. Vul het suiker/erythritol mengsel in een commercieel verkregen suiker/erythritol metalen mal (zie tabel met materialen). Druk op het oppervlak om het vulmiddel compact te maken.
        OPMERKING: Om ervoor te zorgen dat het ontvormen in de volgende stap gemakkelijk kan worden verwijderd, kan een laag Al-folie in de vorm worden geplaatst vóór de suiker / erythritol.
      5. Verwarm de vorm met het suiker/erythritolmengsel in een heteluchtoven gedurende 2 uur op 135 °C, zoals weergegeven in figuur 1A. Na afkoeling bij kamertemperatuur haalt u de klonterplaatsuiker (d.w.z. de poreuze sjabloon) eruit.
    2. Fabriceer de porositeit-controleerbare PDMS diëlektrische laag.
      1. Weeg 5 g tolueen, 5 g PDMS-base en 0,5 g PDMS-uithardingsmiddel (zie materiaaltabel) af in een centrifugebuis (d.w.z. de massaverhouding van PDMS-base / tolueen / uithardingsmiddel is 10: 10: 1). Roer de oplossing gelijkmatig.
        OPMERKING: De massaverhouding van PDMS-basisoplossing tot uithardingsmiddel is vastgesteld op 10:1, terwijl de massaverhouding van PDMS tot tolueen wordt gebruikt om de porositeit van de diëlektrische pdms-laag te regelen. De porositeit neemt af bij het verhogen van de PDMS-fractie. De minimale porositeit wordt verkregen wanneer er geen tolueen wordt toegevoegd.
      2. Centrifugeer de oplossing op 875 x g gedurende 30 s bij kamertemperatuur om luchtbellen te verwijderen.
        OPMERKING: Als het volume van de oplossing groot is, kan de oplossing in een bekerglas worden bereid. De centrifugale behandeling wordt vervangen door vacuümontgassing gedurende 15 minuten.
      3. Plaats de in stap 1.1.1 verkregen vierkante suiker/erythritol poreuze sjabloon in een petrischaaltje. Plaats dubbelzijdige tape als afstandhouders onder de vier hoeken om de sjabloon van het oppervlak van de petrischaal te tillen.
        OPMERKING: De sjabloon kan ook op een Si-wafer worden geplaatst, maar deze methode zal leiden tot een dikkere laag PDMS op de interface tussen de sjabloon en de Si-wafer, wat de sensorprestaties kan beïnvloeden.
      4. Giet de PDMS/tolueenoplossing op de sjabloon en laat de petrischaal iets hellen zodat de oplossing alle openingen tussen de suikerdeeltjes volledig kan opvullen, zoals weergegeven in figuur 1B.
      5. Plaats de petrischaal met de met PDMS/tolueen gevulde poreuze sjabloon in een vacuüm exsiccator en ontgast gedurende 20 minuten.
      6. Breng de petrischaal van de vacuümexsiccator gedurende 45 minuten over in de oven bij 90 °C om het tolueen te verdampen en het vloeibare PDMS uit te harden.
      7. Dompel het uitgeharde PDMS ingebed in de poreuze sjabloon onder in gedeïoniseerd water (DI-water), zoals weergegeven in figuur 1C. Verwarm op een hete plaat op 140 °C totdat het suikersjabloon volledig is opgelost. Reinig het poreuze PDMS met DI-water.
  2. Fabricage van de flexibele elektrodelagen op basis van ECPC's
    1. Synthetiseer de ECPCs-inkt.
      1. Weeg 0,16 g CNT's (diameter: 10-20 nm, lengte: 10-30 μm, zie materiaaltabel) en 4 g tolueen af in een bekerglas en roer magnetisch bij 250 tpm gedurende 1,5 uur. Weeg ondertussen 2 g PDMS-basis en 2 g tolueen in een bekerglas en roer magnetisch bij 200 tpm gedurende 1 uur. Bedek het bekerglas al roerend met een afsluitfolie om verdamping van oplosmiddelen te voorkomen.
      2. Meng de CNT's/tolueen suspensie met de PDMS-basis-/tolueenoplossing en bedek het bekerglas met een afdichtingsfolie. Magnetisch roeren bij 250 rpm gedurende 2 uur.
      3. Voeg 0,2 g PDMS-uithardingsmiddel toe aan de gemengde oplossing. Magnetisch roeren bij 75 °C en 250 rpm gedurende 1 uur. Leg het bekerglas bloot voor verdamping van oplosmiddelen en suspensieconcentratie bij het roeren, zoals weergegeven in figuur 1D, E.
        OPMERKING: De duur van roeren en verwarmen is instelbaar. De viscositeit van het mengsel neemt toe met de roertijd, wat de volgende schraaplaagbewerking vergemakkelijkt. De duur mag echter niet te lang zijn om te voorkomen dat de PDMS-oplossing uithardt. Wanneer het mengsel is geconcentreerd tot een viscositeit die geschikt is voor schraapcoating, is het inktsyntheseproces van ECPC's voltooid.
    2. Schraap de elektroden volgens de onderstaande stappen.
      1. Weeg tolueen, PDMS-base en PDMS-uithardingsmiddel in een centrifugebuis met een massaverhouding van 2:10:1. Roer de oplossing gelijkmatig.
      2. Centrifugeer de oplossing op 875 x g gedurende 30 s bij kamertemperatuur om luchtbellen te verwijderen.
      3. Giet 1,3 g PDMS/tolueenoplossing in een commercieel verkregen metalen elektrodemal (zie materiaaltabel) met een elektrodepatroon in reliëf, zoals weergegeven in figuur 1F.
        OPMERKING: Het reliëfpatroon aan de onderkant van de mal is 0,2 mm dik.
      4. Plaats de mal in een vacuüm exsiccator en ontgast gedurende 10 minuten.
      5. Laat het PDMS in de vorm uitharden op een hete plaat bij 90 °C gedurende 15 min. Verwijder de pdms-film met patroon na afkoeling bij kamertemperatuur.
      6. Bevestig de platte kant van de PDMS-film op een Si-wafer (d.w.z. belicht de zijkant met het elektrodepatroon). Zorg ervoor dat er geen luchtbellen bestaan tussen de PDMS-film en de Si-wafer.
      7. Schraap de ECPC-inkt die in stap 1.2.1 is voorbereid in het elektrodepatroon, zoals figuur 1G laat zien. Reinig de overtollige inkt met een stofvrij doekje met isopropylalcohol (IPA).
      8. Laat de ECPCs-inkt gedurende 15 minuten uitharden op een hete plaat bij 90 °C.
      9. Herhaal stap 1.2.2.3-1.2.2.8 om zowel de bovenste als de onderste elektrodelaag te vervaardigen.
  3. Verlijmen en verpakken van de zachte capacitieve sensoren
    1. Bevestig de metalen draad (zie materiaaltabel) aan de elektrode. Laat zilvergeleidende verf (zie materiaaltabel) op de verbindingslocatie vallen om een goede geleidbaarheid te garanderen, zoals weergegeven in figuur 1H. Wacht tot de zilvergeleidende verf bij kamertemperatuur droogt.
    2. Laat de in stap 1.2.2.1 bereide vloeibare PDMS-oplossing op de verbinding vallen om de gedroogde zilvergeleidende verf volledig af te dichten. Laat het PDMS uitharden op een hete plaat bij 90 °C gedurende 15 minuten.
    3. Herhaal stap 1.3.1-1.3.2 om de draad voor zowel de bovenste als de onderste elektrodelaag aan te sluiten.
    4. Breng een dunne laag vloeibaar PDMS, bereid in stap 1.2.2.1, gelijkmatig aan op de elektrodefilm als adhesielaag voor binding tussen de elektrodelaag en de diëlektrische laag.
    5. Plaats de poreuze PDMS-diëlektrische laag vervaardigd in stap 1.1.2 op de elektrodelaag.
    6. Laat de PDMS-lijm 10 minuten uitharden op een hete plaat bij 95 °C. Plaats een glazen petrischaal op het poreuze PDMS om te zorgen voor een goed contact tussen de twee lagen tijdens het verwarmen.
    7. Herhaal stap 1.3.4 voor de andere elektrodelaag. Keer de gebonden elektrode-diëlektrische laag die in stap 1.3.6 is verkregen om en plaats deze op de andere enkele elektrodelaag (d.w.z. om de poreuze PDMS-laag in direct contact met de elektrodelaag te hebben). Zorg ervoor dat de twee elektroden strikt tegenovergesteld aan elkaar zijn uitgelijnd.
    8. Herhaal stap 1.3.6 om de verbinding tussen de poreuze PDMS-laag en de andere elektrodelaag te voltooien.
      OPMERKING: Een illustratie van de uiteindelijke sensor is weergegeven in figuur 1I. Illustraties van de structuur en materialen van de sensor zijn weergegeven in figuur 1J.

2. Experimenteel proces van karakterisering van sensorprestaties

  1. Stapdruklaadinstallatie en data-acquisitiesysteem
    1. Gebruik een 3D-geprint indruklichaam met een laadruimte met een cirkel van 2,5 cm diameter voor de drukbelasting (zie materiaaltabel) van de geteste sensor.
    2. Bevestig het indruklichaam op een verticale lineaire bewegende trap die wordt bestuurd door een stappenmotor (zie materiaaltabel) via een standaard trekdruksensor.
    3. Meet de capaciteit van de zachte capacitieve druksensor met een LCR-meter terwijl u de standaarddrukgegevens registreert met behulp van een DAQ-apparaat (Data Acquisition). Sluit zowel de LCR-meter als de DAQ aan op een computer waarop het LabVIEW-programma voor gegevensregistratie wordt uitgevoerd (zie Materiaaltabel).
      OPMERKING: Illustraties van de experimentele opstelling zijn weergegeven in figuur 2. Tussen het indruklichaam en de standaard trekdruksensor wordt een veer aangebracht, die de verticale verplaatsing van de lineaire bewegende trap omzet in belastingsdruk.
  2. De detectieprestaties testen
    1. Bedien de stappenmotor om het indruklichaam verticaal naar beneden te laten bewegen met een geprogrammeerde afstand. Noteer de capaciteit en de standaarddrukgegevens door de laadkracht met hetzelfde interval in elke opeenvolgende laadcyclus te verhogen totdat de belastingsdruk 40 N (~ 80 kPa) bereikt.
    2. Bedien de stappenmotor om het indruklichaam verticaal te laten bewegen met dezelfde afstand als in de laatste stap. Noteer de capaciteit en de standaarddrukgegevens nadat het indruklichaam is gestabiliseerd. Herhaal de bewerking door de laadkracht met hetzelfde interval te verlagen; in elke opeenvolgende laadcyclus daalt de belastingsdruk tot 0 N.
    3. Bedien de stappenmotor om het indruklichaam verticaal naar beneden te laten bewegen met een geprogrammeerde afstand. Noteer de capaciteit en de standaard drukgegevens. Herhaal de laad- en lostests gedurende 2.500 cycli terwijl u de capaciteit van het te testen apparaat (DUT) registreert als functie van de standaarddrukmeting.
    4. Bedien het indruklichaam om snel in te drukken en een paar seconden stabiel te blijven voordat u terugkeert naar 0 N laden. Herhaal dit vijf keer en noteer de capaciteit als functie van de tijd.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De foto van het poreuze sjabloon voor klontersuiker/erythritol is weergegeven in figuur 3A. Figuur 3B toont de flexibele elektrodelaag met een met schraaplaag bekleed ECPC-patroon. Figuur 3C toont de zachte capacitieve druksensor met een poreuze diëlektrische laag vervaardigd met de voorgestelde methode. Vier poreuze PDMS-diëlektrische lagen werden vervaardigd op basis van PDMS / tolueenoplossingen met verschillend...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk stelt een eenvoudige methode voor op basis van oplosmiddelverdamping om de porositeit te regelen, en een reeks experimentele resultaten hebben de haalbaarheid ervan bewezen. Hoewel de poreuze structuur veel is gebruikt in de flexibele capacitieve druksensor, moet de porositeitsregeling nog verder worden geoptimaliseerd. In tegenstelling tot bestaande methoden voor het wijzigen van de deeltjesgrootte van de PFA 11,12,13,18,19 en de verhouding van polymeersubstraat tot PFA

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China onder Grant 62273304.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
3D printerZhejiang Qidi Technology Co., LtdX-MAX
3D printing metarialsZhejiang Qidi Technology Co., Ltd3D Printing Filament PLA 1.75 mm
Carbon nanotubes (CNTs)XFNANOXFM13
Data acquisition (DAQ)National InstrumentsUSB6002
Double side tapeMinnesota Mining and Manufacturing (3M)3M VHB 49101 mm dik
Electrode metal moldGuangdong Shunde Molarobot Co., LtdDeze metalen mal is een ronde metalen plaat met een ronde groef met platte bodem en een reliëf elektrodenpatroon van 0,2 mm dik in het midden van de groef.
ErythritolShandong Sanyuan Biotechnology Co.,Ltd.
Isopropyl Alcohol (IPA)Sinopharm chemical reagent Co., Ltd80109218
LabVIEWNational InstrumentsLabVIEW 2019
LCR meterKeysightEA4980AL
Metal wireHangzhou Hongtong WIRE&CABLE Co., Ltd.2UEW/155
MicroscopeAosviT2-3M180
Numerical modeling softwareCOMSOLCOMSOL Multiphysics 5.6
Polydimethylsiloxane (PDMS)Dow Chemical CompanySYLGAR 184 Silicone Elastomer KitTwee delen (basis en uitharder)
Sealing filmCorningPM-996parafilm
Si waferSuzhou Crystal Silicon Electronic & Technology Co.,LtdZK20220416-03Diameter (mm): 50,8 +/- 0,3
Type/Orientatie: P/100
Dikte (µm): 525 +/- 25
Silver conductive paintElectron Microscopy Sciences12686-15
Stepping motorBEIJING HAI JIE JIA CHUANG Technology Co., Ltd57H B56L4-30DB
Sugar/erythritol template metal moldGuangdong Shunde Molarobot Co., LtdDeze metalen mal is een vierkante metalen plaat van 5 mm dik met een vierkante groef met platte bodem van 2,5 mm diep.
TolueneSinopharm chemical reagent Co., Ltd10022819

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ozioko, O., et al. SensAct: The soft and squishy tactile Sensor with integrated flexible actuator. Advanced Intelligent Systems. 3 (3), 1900145(2021).
  2. Qiu, Y., et al. A biomimetic drosera capensis with adaptive decision-predation behavior based on multifunctional sensing and fast actuating capability. Advanced Functional Materials. 32 (13), 2110296(2021).
  3. Ntagios, M., Nassar, H., Pullanchiyodan, A., Navaraj, W. T., Dahiya, R. Robotic hands with intrinsic tactile sensing via 3D printed soft pressure sensors. Advanced Intelligent Systems. 2 (6), 1900080(2019).
  4. Tang, Z., Jia, S., Zhou, C., Li, B. 3D Printing of highly sensitive and large-measurement-range flexible pressure sensors with a positive piezoresistive effect. ACS Applied Materials & Interfaces. 12 (25), 28669-28680 (2020).
  5. Dai, Y., Chen, J., Tian, W., Xu, L., Gao, S. A PVDF/Au/PEN multifunctional flexible human-machine interface for multidimensional sensing and energy harvesting for the internet of things. IEEE Sensors Journal. 20 (14), 7556-7568 (2020).
  6. Yang, Y., et al. Flexible piezoelectric pressure sensor based on polydopamine-modified BaTiO3/PVDF composite film for human motion monitoring. Sensors and Actuators A: Physical. 301, 111789(2020).
  7. Gao, Y. J., et al. Wearable microfluidic diaphragm pressure sensor for health and tactile touch monitoring. Advanced Materials. 29 (39), 1701985(2017).
  8. Meng, K., et al. Flexible weaving constructed self-powered pressure sensor enabling continuous diagnosis of cardiovascular disease and measurement of cuffless blood pressure. Advanced Functional Materials. 29 (5), 180688(2019).
  9. Yang, J. C., et al. Microstructured porous pyramid-based ultrahigh sensitive pressure sensor insensitive to strain and temperature. ACS Applied Materials & Interfaces. 11 (21), 19472-19480 (2019).
  10. Chen, S., Zhuo, B., Guo, X. Large area one-step facile processing of microstructured elastomeric dielectric film for high sensitivity and durable sensing over wide pressure range. ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (31), 20364-20370 (2016).
  11. Ding, H., et al. Influence of the pore size on the sensitivity of flexible and wearable pressure sensors based on porous Ecoflex dielectric layers. Materials Research Express. 6 (6), 066304(2019).
  12. Yoon, J. I., Choi, K. S., Chang, S. P. A novel means of fabricating microporous structures for the dielectric layers of capacitive pressure sensor. Microelectronic Engineering. 179, 60-66 (2017).
  13. Wang, J., Li, L., Zhang, L., Zhang, P., Pu, X. Flexible capacitive pressure sensors with micro-patterned porous dielectric layer for wearable electronics. Journal of Micromechanics and Microengineering. 32 (3), 034003(2022).
  14. Mannsfeld, S. C. B., et al. Highly sensitive flexible pressure sensors with microstructured rubber dielectric layers. Nature Materials. 9 (10), 859-864 (2010).
  15. Wan, Y., et al. A highly sensitive flexible capacitive tactile sensor with sparse and high-aspect-ratio microstructures. Advanced Electronic Materials. 4 (4), 1700586(2018).
  16. Kwon, D., et al. Highly sensitive, flexible, and wearable pressure sensor based on a giant piezocapacitive effect of three-dimensional microporous elastomeric dielectric layer. ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (26), 16922-16931 (2016).
  17. Li, W., et al. A porous and air gap elastomeric dielectric layer for wearable capacitive pressure sensor with high sensitivity and a wide detection range. Journal of Materials Chemistry C. 8 (33), 11468-11476 (2020).
  18. Kim, J. O., et al. Highly ordered 3D microstructure-based electronic skin capable of differentiating pressure, temperature, and proximity. ACS Applied Materials & Interfaces. 11 (1), 1503-1511 (2019).
  19. Lo, L. W., et al. A soft sponge sensor for multimodal sensing and distinguishing of pressure, strain, and temperature. ACS Applied Materials & Interfaces. 14 (7), 9570-9578 (2022).
  20. Hwang, J., Kim, Y., Yang, H., Oh, J. H. Fabrication of hierarchically porous structured PDMS composites and their application as a flexible capacitive pressure sensor. Composites Part B: Engineering. 211, 108607(2021).
  21. Jung, Y., et al. Linearly sensitive pressure sensor based on a porous multistacked composite structure with controlled mechanical and electrical properties. ACS Applied Materials & Interfaces. 13 (24), 28975-28984 (2021).
  22. Choi, J., et al. Synergetic effect of porous elastomer and percolation of carbon nanotube filler toward high performance capacitive pressure sensors. ACS Applied Materials & Interfaces. 12 (1), 1698-1706 (2020).
  23. Choi, S. J., et al. A polydimethylsiloxane (PDMS) sponge for the selective absorption of oil from water. ACS Applied Materials & Interfaces. 3 (12), 4552-4556 (2011).
  24. Rinaldi, A., Tamburrano, A., Fortunato, M., Sarto, M. S. A flexible and highly sensitive pressure sensor based on a PDMS foam coated with graphene nanoplatelets. Sensors. 16 (12), 2148(2016).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Zachte roboticaPDMS di lektrische laagkoolstofnanobuisjesgeleidende polymeercomposietenscrape coatingtactiele sensering

Gerelateerde artikelen