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在实际应用中，非常需要具有宽压力范围和不饱和灵敏度的柔性压力传感器。然而，基于压阻效应的压力传感器总是受到传感层的可压缩性限制，导致理论上灵敏度的下降小于100%。基于此，2024年7月26日，西北工业大学黄维院士团队&王学文教授课题组在国际期刊Advanced Materials发表题为《Breaking the Saturation of Sensitivity for Ultrawide Range Flexible Pressure Sensors by Soft-Strain Effect》的研究论文。图1 应变效应压力传感器的表征图
在此，作者提出了一种利用应变效应的独特策略，实现了更宽的压力检测范围和不饱和灵敏度之间的平衡。图2 SE传感器在步态过程膝关节运动中的应用
由于交错微颗粒引起的传感层的应变效应，传感器在超宽压力范围（45Pa-4.1MPa）内具有更高的灵敏度（5.22-70MPa-1）、高压力分辨率（5Pa）、快速响应/恢复时间（30/45ms），以及在3.5MPa的高压负载下具有超过5000次循环的稳健响应。这些卓越的传感性能使传感器能够监测大压力。柔性压力传感器阵列可以帮助医生恢复中性机械轴、跟踪膝关节屈曲角度并提取步态特征。图3 SE传感器在TKA手术中的潜在应用
此外，柔性传感阵列可以集成到关节运动监控系统中，以实时映射金属隔间上的平衡内侧-外侧接触力，展示了其在全膝关节置换手术中进一步开发为精确的医疗人机界面的潜力。
文献信息：Breaking the Saturation of Sensitivity for Ultrawide Range Flexible Pressure Sensors by Soft-Strain Effect., 2024.
https://doi.org/10.1002/adma.202405405
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