韩翠田;潘鹏;王琪璘;孟皎洁;孙冠男;宫铭举;

• 1:天津理工大学电气电子工程学院
• 2:天津天大求实电力新技术股份有限公司

摘要(Abstract)：

提出一种基于炭黑海绵（carbon black sponge, CBS）的柔性高灵敏度电阻压力传感器。CBS压力传感器的制作材料廉价且制作工艺简单。CBS具有良好的弹性、压阻特性和稳定性，且应变系数为3.5。基于CBS压力传感器的这些性质，进行了测试，包括：手指弯曲，胳膊弯曲，喉咙振动，脉搏振动及传感器阵列判断物体形状。在传感器阵列判断物体形状的实验中，传感器阵列大小为4×4，借助采集电路将传感器因受力而产生的内阻变化实时地显示在计算机上。该传感器阵列在可穿戴电子领域有很大的应用潜力，比如可以判断人体动作（前倾或者后仰）、测试力的方向（拳击打击角度）和判断物体形状。

关键词(KeyWords)： 柔性;可穿戴电子产品;炭黑海绵;传感器阵列;采集电路

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 天津市企业科技特派员项目（19JCTPJC55700）

作者(Authors): 韩翠田;潘鹏;王琪璘;孟皎洁;孙冠男;宫铭举;

参考文献(References)：

• [1] ZHANG S, LIU H, YANG S, et al. Ultrasensitive and highly compressible piezoresistive sensorbased on polyurethane sponge coated with cracked cellulose nanofibril/silver nanowire layer[J]. ACS Applied Materials and Interfaces, 2019, 11(11):10922-10932.
• [2] GUO Y, GUO Z, ZHONG M, et al. A flexible wearable pressure sensor with bioinspired microcrackand interlocking for ful-range human-machine interfacing[J]. Small,2019, 9(39):22740-22748.
• [3] CHEN S, SONG Y, XU F. Flexible and highly sensitive resistive pressure sensor based on carbonized crepe paper with corrugated structure[J]. ACS Applied Materials and Interfaces, 2018, 10(40):34646-34654.
• [4] LIU Y, ZHENG H, LIU M. High performance strain sensors based on chitosan/carbon black composite sponges[J]. Materials and Design, 2018, 141(5):276-285.
• [5]臧传来,贺婕,杨正春,等.基于石墨烯量子点的电化学发光传感器的构建及性能研究[J].天津理工大学学报,2021, 37(1):23-25.
• [6] CHEN Z, WANG Y, MEI D, et al. Highly sensitive and flexible tactile sensor based on porous graphene sponges for distributed tactile sensing in monitoring human motions[J]. Journal of Microelectromechanical Systems, 2018, 28(1):154-163.
• [7] CHEN X, LIU C, LIU S, et al. A high compressibility pressure-sensitive structure based on CB@PU Yarn Network[J]. Sensors, 2018, 18(12):1-16.
• [8]李刚.柔性压力传感器的制备与应用[D].济南:齐鲁工业大学, 2021.
• [9]王伟.可穿戴式睡眠呼吸监测系统设计[D].呼和浩特:内蒙古大学, 2021.
• [10]隋京梁.电阻式柔性压力传感器的准确性提升与应用[D].上海:东华大学, 2021.
• [11]孙宇鹏.柔性电容型压力传感器设计制备与敏感性能研究[D].成都:电子科技大学, 2021.
• [12]杨云鹏.基于微纳材料和结构的柔性压力/应变传感器研究[D].无锡:江南大学, 2021.
• [13]刘坤林.柔性温压一体化传感器设计与制备[D].成都:电子科技大学, 2021.
• [14] ZHANG R, PAN P, DAI Q, et al. Sensitive and wearable carbon nanotubes/carbon black strain sensors with wide linear ranges for human motion monitoring[J]. Journal of Materials Science Materials in Electronics, 2018, 29(7):5589-5596.
• [15] WANG Y, ZHANG K L, ZHANG B X, et al. Smart mechano-hydro-dielectric coupled hybrid sponges for multifunctional sensors[J]. Sensors and Actuators Chemical, 2018,270(8):239-246.