【摘 要】
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柔性电子技术作为传感领域的重要组成部分正向可穿戴化、智能化、便携化方向发展。其中电容式柔性压力传感器由于更易集成于柔性设备中而受到广泛关注。柔性传感器现如今面临的主要挑战是灵敏度问题,提高介电层的介电性能是实现高灵敏度电容式柔性传感器制备的关键。研究表明微结构化可以增加传感器压缩过程中有效介电常数的改变,复合活性材料可以提高介电层的介电常数,因此对介电层的微结构化处理和复合活性材料成为当前柔性传感
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柔性电子技术作为传感领域的重要组成部分正向可穿戴化、智能化、便携化方向发展。其中电容式柔性压力传感器由于更易集成于柔性设备中而受到广泛关注。柔性传感器现如今面临的主要挑战是灵敏度问题,提高介电层的介电性能是实现高灵敏度电容式柔性传感器制备的关键。研究表明微结构化可以增加传感器压缩过程中有效介电常数的改变,复合活性材料可以提高介电层的介电常数,因此对介电层的微结构化处理和复合活性材料成为当前柔性传感的研究热点。首先,介绍了柔性压力传感器的研究背景与研究现状,阐明了本论文研究的目的及意义。介绍了微结构化处理与复合活性材料介电层对电容式柔性传感器增敏的基本原理,并选择聚氨酯（PU）多孔海绵作为柔性基底,以二氧化钛（TiO2）、多壁碳纳米管（MWCNT）作为活性材料进行柔性传感器制备。其次,通过3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）偶联,采用浸涂法将PU多孔海绵与TiO2结合制备了复合多孔介电层,改善介电层的介电性能从而提高传感器的灵敏度,当TiO2水溶液浓度为1 mg/m L时所制备传感器灵敏度达到0.93 k Pa-1,介电常数的测量结果证实高介电材料TiO2与PU复合可以提高复合材料的介电性能,进而提高传感灵敏度。再次,基于渗流原理,通过浸涂法制备了不同含量的MWCNT与PU复合介电层。对不同含量MWCNT@PU所制备传感器的灵敏度进行了测试,结果表明在MWCNT与PU质量比为1:5时所制备传感器灵敏度达到1.07 k Pa-1,探讨了复合材料渗流阈值对介电层介电性能的影响。最后,按照介电材料/导电材料复合式掺杂方式,制备了不同含量比的TiO2/MWCNT@PU介电层,在TiO2:MWCNT=5:2时传感器灵敏度达到1.8 k Pa-1,优于TiO2@PU、MWCNT@PU所制备的传感器,体现介电材料/导电材料复合掺杂对复合材料介电性能的协同增效作用。上述三种传感器均具备低检测限（1.4 Pa、1.25 Pa、0.75 Pa）和可重复性,并且已成功应用于物体抓取、模拟电码信息传输、人体关节弯曲等实际操作测量。
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