32、可高度压缩和拉伸的基于3D石墨烯 - 三聚氰胺复合泡沫的压阻传感器用于步态运动检测

可高度压缩和拉伸的基于3D石墨烯 - 三聚氰胺复合泡沫的压阻传感器用于步态运动检测

1. 引言

传统基于金属和无机半导体的电阻式传感器存在诸多局限，如灵敏度低、应变系数低，缺乏柔韧性和拉伸性。为克服这些问题，具有多功能和高集成度的压阻式压力传感器受到广泛关注，尤其在步态运动检测、柔性可穿戴医疗设备和人机交互等领域。压力传感器根据传感机制可分为压阻式、电容式、压电式和摩擦电式四类，其中压阻式传感器因结构简单、稳定性好和灵敏度高而备受瞩目。不过，实现灵敏度和拉伸性的平衡仍是挑战，因此需要对应变传感器进行全面研究。

导电聚合物如聚（3,4 - 乙撑二氧噻吩）（PEDOT）、三聚氰胺泡沫和聚噻吩（PT）被广泛用于3D压力传感器的开发。例如，Pang等人用铂涂层聚合物纳米纤维阵列制造的应变传感器灵敏度高，但应变范围有限。而三聚氰胺泡沫作为一种廉价且易获取的多孔弹性材料，用作导电多孔弹性纳米复合材料时，是压阻式传感器的理想候选材料。添加导电纳米填料能在保持其原有多孔结构的同时提供良好导电性，但绝缘弹性海绵基质在导电填料脱落时会带来挑战，使用三聚氰胺泡沫作为基底可减少导电材料脱落导致的误差。

为实现压阻式传感器的高灵敏度，需要低初始电流和特定压力下的大电流输出，因此加入高导电性的导电填料至关重要。石墨烯具有卓越的灵敏度，且相比银纳米线有诸多优势，如高导电性、大表面积和机械强度，将其融入纳米复合材料可提高传感器的灵敏度和稳定性。

2. 实验部分

• 材料 ：石墨烯粉末（厚度0.8 nm，直径0.5 - 5 µm）购自中国南京XF - NANO材料科技有限公司，三聚氰胺泡沫购自商业商店。