摘要:

压力传感器对于广泛的应用至关重要，包括健康监测、工业诊断等。然而，在单一材料中同时实现高灵敏度和承受高压的机械能力仍然是一个重大挑战。本研究介绍了一种高性能纤维素水凝胶，其灵感来自人体皮肤的仿生分层多孔结构。该水凝胶采用新颖的设计，由具有大孔的软层和具有小微孔的硬层组成，每一种都有助于其压力传感能力。软质部分的大孔有助于显著变形和电荷积累，对低压具有极高的敏感性。相比之下，硬质部分的微孔结构扩大了压力范围，确保在高压下提供支撑并防止结构失效。通过离子引入进一步优化了水凝胶的性能，从而提高了其电导率和灵敏度。该传感器表现出 1622 kPa-1 的高灵敏度、高达 160 kPa 的检测范围、4.01 S m-1 的出色导电性、33 ms 的快速响应时间和 1.6 Pa 的低检测限，性能优于大多数现有的基于纤维素的传感器。这种创新的分层多孔结构不仅增强了压力传感性能，还为在传感技术中利用天然聚合物提供了一种简单有效的方法。纤维素水凝胶在健康监测和工业应用中都显示出巨大的潜力，为压力传感提供了灵敏、耐用和多功能的解决方案。

全文链接：Boosting Sensitivity of Cellulose Pressure Sensor via Hierarchically Porous Structure