以新材料實現(xiàn)高靈敏、大應(yīng)變響應(yīng)的柔性傳感器

應(yīng)變傳感器最重要的兩個性能參數(shù)是靈敏度和應(yīng)變感應(yīng)范圍，然而獲得高靈敏度需要器件在小應(yīng)變下發(fā)生顯著的結(jié)構(gòu)變化，而大的工作范圍則要求器件在大應(yīng)變下仍能保持導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的連通性，通常這二者互為矛盾。如何兼具高靈敏度和大的應(yīng)變響應(yīng)范圍是柔性傳感器發(fā)展中面臨的重要挑戰(zhàn)。目前，制作出同時具有較大應(yīng)變感應(yīng)范圍（大于50%）和高靈敏度（全應(yīng)變范圍內(nèi)靈敏度大于100）的柔性電子傳感器存在一定困難。

2019年 2月 15日，Advanced Functional Material（2019,1807882）發(fā)表了上海硅酸鹽研究所孫靜團隊的研究成果，他們通過對Ti3C2Tx進行材料微結(jié)構(gòu)設(shè)計，研制了一種基于Ti3C2Tx納米顆粒—納米片混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高性能柔性應(yīng)變傳感器。利用納米顆粒—納米片的協(xié)同運動，該柔性應(yīng)變傳感器同時實現(xiàn)了高靈敏度及寬響應(yīng)范圍，在整個應(yīng)變感應(yīng)范圍內(nèi)（53%）的靈敏度高于100（GF＞178.4），并具有極低的檢測限（0.025%）和高循環(huán)穩(wěn)定性等優(yōu)勢，能夠精準(zhǔn)檢測呼吸、脈搏等生理信號。

該研究首次提出了限制式裂紋增值感應(yīng)新機制，為高性能柔性應(yīng)變傳感器的設(shè)計提供了新思路。