【摘 要】
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过去十年中,包括电子皮肤在内的可穿戴电子设备已取得了显著的研究进展。压力传感器,作为电子皮肤的重要组成部分,由于在健康监测、人机交互和人工智能等领域的潜在应用引起了巨大的关注。如何改善压力传感器的性能,尤其是灵敏度和检测下限,对于拓展压力传感器的应用范围十分重要,但是到目前为止,这依然是一大挑战。本论文报道了一种基于仿生多级结构的超灵敏压阻型压力传感器且该传感器具有新颖的光增强的功能。该表面多级结
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过去十年中,包括电子皮肤在内的可穿戴电子设备已取得了显著的研究进展。压力传感器,作为电子皮肤的重要组成部分,由于在健康监测、人机交互和人工智能等领域的潜在应用引起了巨大的关注。如何改善压力传感器的性能,尤其是灵敏度和检测下限,对于拓展压力传感器的应用范围十分重要,但是到目前为止,这依然是一大挑战。本论文报道了一种基于仿生多级结构的超灵敏压阻型压力传感器且该传感器具有新颖的光增强的功能。该表面多级结构来源于具有纳米起皱结构的聚吡咯（PPy）薄膜和具有毫米级、微米级和纳米级微结构的玫瑰花表面的结合。两者结合赋予该传感器优异的综合性能:超高的灵敏度(70 k Pa-1)、超低的检测下限0.88帕（Pa）和宽的检测范围（0.88 Pa-32 k Pa）。得益于优异的综合性能,该压力传感器在脉搏波检测和声音辨识等领域有很好的应用潜力。更引人注目的是,利用PPy优异的光热效应和高级结构,简单的光照可进一步提升灵敏度至120 k Pa-1和降低检测下限至0.41 Pa。值得注意的是,在光照初期的五秒内,电流值已经提升了总量的70%,这表明压力传感器对光有快速的响应。此外,该压力传感器在持续的光照条件下表现出优秀的压力循环稳定性和光循环稳定性。最重要的是,灵活的光照还可实现传感器阵列中通过光照调节任意目标的传感性能。光控和多级结构的引入有望为下一代智能可穿戴电子设备带来新的应用。
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