透明的柔性电子皮肤是由底层的光电电池供电的

2017年3月24日//由朱利安Happich
透明的柔性电子皮肤是由底层的光电电池供电的
格拉斯哥大学的研究人员已经设计出一种石墨烯为基础的透明柔性电容触摸传感器,它不仅可以进行触摸检测,还可以进行压力检测。由于是透明的,触觉敏感层可以堆叠在刚性或柔性光伏电池的顶部,从而在运行中实现自供电。

研究人员在《先进功能材料杂志》上发表了他们的新方法,标题为“能源自主、灵活和透明的触觉皮肤”,他们披露了一种看似简单、高度可扩展的新型电容压力传感器的制造过程,他们有信心可以扩大规模,为机器人和假肢提供全面的触觉反馈。

实际的电容式触摸传感器由单层石墨烯共面交错电容(IDC)电极组成,电极位于125µm厚的PVC衬底上,连接到沉积在电极边缘的Ti/Au (10nm/100nm)触点。单层石墨烯首先通过热层压工艺转移到PVC基板上(用原本生长石墨烯的铜箔),然后蚀刻铜箔。然后在石墨烯层的边缘沉积金属触点(使用电子束蒸发和阴影掩膜),最后使用计算机控制的绘图仪刀片将石墨烯绘制成交错的电极。

柔性和透明的石墨烯基
触摸传感器,只有125µm厚。

该传感器由一层25μm厚的聚合物(PDMS)自旋涂覆在石墨烯通道的顶部完成。这一最终层不仅充当可变形的介质层,它还封装了设备。研究人员尝试了不同的电极模式,然后才解决了方形弯曲,他们报告显示最大的电容响应,以及广泛的压力范围。

他们对这种新型电容式传感器进行了描述,发现它对大范围的压力有稳定的响应(与传统的共面或层状结构相反,它们只能感知触觉的存在或缺失,而不能感知压力)。他们还发现,压力敏感性主要归因于PDMS在压缩条件下介电常数的变化(由于聚合物的多孔结构)。

有趣的是,在0到60kPa压力范围内,测试传感器的灵敏度略有变化,保持在9.3x10数量级−3kPa−1从0到20kPa,然后4.3 × 10−3kPa−1在20 ~ 60 kPa之间,灵敏度7.7x10−3kPa−1在压力超过60kPa时。


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