Capteur de pression capacitif flexible, réglable et ultrasensible avec des électrodes de graphène microconformales

Des capteurs de pression flexibles et haute performance sont très recherchés dans le suivi de la santé, la tactile robotique et l'intelligence artificielle. La construction de microstructures dans les diélectriques et les électrodes est l'approche dominante pour améliorer les performances des capteurs de pression capacitifs. Dans cet article, nous avons démontré un nouvel électrode de graphène microconformale tridimensionnelle pour des capteurs de pression capacitifs flexibles ultrasensibles et réglables. Étant donné que le processus de fabrication est contrôlable, les morphologies du graphène qui est parfaitement conforme à l'électrode sont donc contrôlables aussi. Des morphologies multiscales allant de quelques nanomètres à des centaines de nanomètres, voire à des dizaines de micromètres, ont été systématiquement étudiées, et le capteur de pression capacitif haute performance avec une grande sensibilité (3,19 kPa-1), un temps de réponse rapide (30 ms), une limite de détection ultrabasse (1 mg), une sensibilité réglable, une grande flexibilité et une haute stabilité a été obtenu. De plus, une ultrasensibilité de 7,68 kPa-1 a été obtenue avec succès via des électrodes de graphène microconformales doubles symétriques. L’analyse par éléments finis indique que l’électrode de graphène microstructuré peut améliorer la déformation importante et ainsi améliorer efficacement la sensibilité. De plus, les capteurs de pression proposés sont démontrés avec des applications pratiques comprenant la détection de la marche des insectes, le suivi de la santé portable et le retour de force de la détection tactile robotique avec un réseau de capteurs. Le graphène microconformale peut fournir une nouvelle approche pour fabriquer des électrodes microstructurées contrôlables afin d'améliorer les performances des capteurs de pression capacitifs et a un grand potentiel pour des applications innovantes dans les dispositifs de suivi de la santé portables, les systèmes de tactile robotique et les systèmes d'interface homme-machine.