《微米尺度表面結構對柔性電極界面電學特性的影響研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由潘宏青擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：微米尺度表面結構對柔性電極界面電學特性的影響研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：潘宏青
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
當手指與受力物體的接觸面積從指尖大小縮小到微米尺度後，面積縮小約1億倍，而相同壓力下的壓強卻增大了相同的倍數。基於這種微尺度效應，本項目擬從新型導電聚合物的套用與改進薄膜電極結構兩方面著手，分別以電極電容和接觸電阻為檢測量，研製柔性好、靈敏度高的觸覺感測器。具體思路如下：（1）以柔性矽酮材料為基體，高電導率型聚噻吩為塗層，製作柔性薄膜電極。通過在電極間填充具有空間或表面微米結構特徵的柔性矽酮材料，研究不同構型、尺寸、分布密度的填充物，在電極受壓後的結構形態、壓縮距離與電極電容間的關係；（2）在柔性矽酮材料表面進行微結構加工，以低電導率型聚噻吩作為覆蓋層，製作表面具有微米結構特徵的薄膜電極，進一步研究表面上不同構型、尺寸、分布密度的微結構受力後的結構變形、接觸面積變化與接觸電阻間的關係。本項目旨在探索利用表面微尺度效應提高觸覺感測器性能的有效途徑，為新一代人工皮膚的研製提供技術支持。
結題摘要
當前可穿戴設備和智慧型機器人已經成為消費電子產品和國民經濟的主要發展方向，而柔性觸覺感測器或多維力感測器正是其不可缺少的重要組成部分。本項目旨在探索利用表面微尺度效應提高觸覺感測器性能的有效途徑，為新一代人工皮膚的研製提供技術支持。本項目以柔性電容式壓力感測器為主要研究對象，圍繞柔性介電薄膜、表面微結構化、感測器疊層結構、感測器尺寸與電容回響關係、多維力解耦算法等方面開展研究。結果表明薄膜表面微結構化可顯著提高柔性電容式壓力感測器的靈敏度；而堆疊結構的套用對提高感測器信號輸出有明顯效果；含單層微結構化薄膜的敏感單元，其尺寸大小與信號回響並不存在單調增減關係，而是存在一個使靈明度最大化的最佳值；多維力解耦算法必須結合感測器結構特點才能達到提高精度降低解耦難度的目的。本項目證實了介電層薄膜表面微結構化是一種提高柔性電容式壓力感測器性能的行之有效的方法，對於開發類似結構原理的感測器具有重要的參考價值。
