DOI:10.1016/j.orgel.2020.105759
本文提出了一種基于電紡聚酰亞胺（PI）納米纖維膜作為介電層的柔性電容式壓力傳感器，由于該裝置松散的結構，其靈敏度、檢測極限和響應速度等性能都得到了改善。測試了電紡PI納米纖維膜、商用PI帶和PDMS膜作為介電層的性能，并探索了不同厚度的PI納米纖維膜以優化介電層。具有這種介電層的傳感器表現出高靈敏度（在3.5-4.1 Pa時為2.204 kPa-1）、寬量程（0-1.388 MPa）、低檢測極限（3.5 Pa）和良好的循環穩定性（>10000次循環）。典型的4×4傳感器陣列不僅可以準確地檢測相應的力，而且可以通過監測元件的動態電容變化來識別力的滑動。
圖1.四針遠場靜電紡絲裝置的示意圖。
圖2.電容式壓力傳感器測試平臺。
圖3.（a）電容式壓力傳感器的結構圖。（b）在PI納米纖維膜、PDMS和PI帶分別作為介電層的情況下，電容變化與壓力之間的關系；（c）在不同厚度（53 μm，63μm，93μm，138μm和150μm）PI納米纖維膜作為介電層的情況下，電容變化與壓力之間的關系。
圖4.基于135 μm PI納米纖維膜介電層的電容式壓力傳感器陣列：（a）結構圖； （b）兩個隨機感應元件的常壓與電容變化之間的關系；（c）動態響應和恢復過程。
圖5.（a）在不同壓力（1.67 kPa-277.78 kPa）下電容陣列中感應元件的多重動態響應；（b）在0.83 kPa下進行1×104循環動態重復性測試。
圖6.（a）在不同小物體壓力下的傳感器陣列歸一化圖：粉色花朵勿忘我50.2 mg（13.9 Pa），小木棍24.0 mg（6.7 Pa），小麥胚芽17.5 mg（4.9 Pa），黃色小花14.7 mg（4.1 Pa）和干芽12.5 mg（3.5 Pa）；（b）在壓力（4.1 Pa，6.7 Pa和13.9 Pa）下的動態響應圖。
圖7.不同按壓條件的圖片及其在兩個（a，b）、三個（c，f）和四個（e，f）感應元件上的響應。
圖8.在傳感器陣列上放置滴眼液瓶（a，b）、荔枝（c，d）和固體膠棒（e，f）的照片及其響應圖。
圖9.對應于傳感器陣列，在鐵半球上向負x軸方向（a，b），x與y軸之間的45°角（c，d），y軸正方向施加力的照片和電容變化圖（e，f）。
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