柔性压力传感器在许多方面有广泛的应用。例如它可以用于可穿戴电子设备中,监测人体的脉搏、心跳等生理信号。同时,它还是机器人具备触觉感知能力的重要元件。在假肢表面贴附柔性压力传感器,有望使肢体残疾人士恢复触觉。还可以把传感器和衣物相结合,既能够实时监测人体的健康和运动信号,又简化了使用过程。本文将从传感原理、传感性能及器件应用几个方面来阐述,并重点关注器件传感性能及其与材料和结构之间的关联。1 柔性压力传感器的传感机制和常用材料
1.1 电容型压力传感器
电容型压力传感器一般由电极和介电层组成,它属于一种平行板电容器,其电容值 C为
其中,ε0真空介电常数,εr为相对介电常数,A为电极有效面积,d 为极板间距。对于由软材料构成的器件,这3个变化量都容易受到压力的影响,可根据电容信号的改变测得压力的大小。
电容型压力传感器能够检测静态力。普通的柔性电容型压力传感器具有能量消耗小,信号漂移小,响应重复性高等优点。