【上海交大：研究基于微金字塔結構和內嵌銀納米線的柔性PDMS壓力傳感器及其在尿流量測量中的應用】

1.柔性壓力傳感器的工作原理

本研究在柔性PDMS表面引入了微型椎體結構，并在這些微錐體內部均勻地嵌入了銀納米線。微型椎體結構的引入增強了傳感器對微小壓力信號的敏感響應；同時，作為導電成分的銀納米線不僅實現了壓力-電阻信號的采集和轉換，而且由于其金屬材料的固有剛性，有效降低了PDMS這種彈性材料固有的遲滯現象。無負載條件下，由于微錐體與電極之間的接觸面積較小，傳感器的電阻值相對較大。當施加壓力時，PDMS的壓縮變形導致嵌入在微錐體表面的銀納米線之間形成了更多的導電連接，同時微錐體與電極之間的接觸面積也相應增加。因此，施加的壓力與傳感器的電阻之間呈現出負相關關系。通過向傳感器施加恒定電壓，將會獲得與壓力信號呈正相關的電流響應。因此，測量電流能夠比直接測量傳感器的電阻獲得更直觀的壓力變化指示。