Anclajes graduados para sensores de presión iontrónicos con alta sensibilidad y alta linealidad en un amplio rango

Los sensores de presión flexibles que tienen alta sensibilidad, alta linealidad y un amplio rango de respuesta a la presión son muy deseados en aplicaciones de sensación robótica y monitoreo de la salud humana. El desafío proviene de la incomprensibilidad de los materiales suaves y el endurecimiento de las microestructuras en las interfaces del dispositivo que llevan a una respuesta gradualmente saturada. Por lo tanto, la señal es no lineal y el rango de respuesta a la presión es limitado. Aquí, mostramos un sensor de presión flexible iontrónico que puede lograr alta sensibilidad (49.1 kPa-1), respuesta lineal (R2 > 0.995) en un amplio rango de presión (hasta 485 kPa) habilitado por anclajes graduados de una matriz de hemisferios con pilares finos en la capa iónica. La alta linealidad proviene del hecho de que la deformación del pilar puede compensar el efecto del endurecimiento estructural. El tiempo de relajación de respuesta del sensor es <5 ms, lo que permite al dispositivo detectar señales de vibración con frecuencias de hasta 200 Hz. Nuestro sensor ha sido utilizado para reconocer objetos con diferentes pesos basados en aprendizaje automático durante las tareas de agarre del gripper. Este trabajo proporciona una estrategia para fabricar sensores de presión flexibles que tengan un rendimiento combinado de alta sensibilidad, alta linealidad y un amplio rango de respuesta a la presión.