柔軟な圧力センサー用の電気機械的結合特性に基づく多孔性エラストマー性ポリマーの設計と分析

エラストマー性ポリマーは、柔軟な電子機器の分野で注目を集めています。ポリマーの構造と柔軟な電子機器との間の電気機械的応答関係の調査がますます求められています。本研究では、有限要素法（FEM）を使用して、柔軟な容量式圧力センサーの性能に影響を与える要因を調査しました。センサーは、誘電層として多孔性エラストマー性ポリマーを使用しました。結果は、センサーの性能が多孔性エラストマー性ポリマーの構造的および材料的特性の両方に影響されることを示しています。構造的特性に関しては、多孔性がセンサーの性能に影響を与える主要な要因でした。76%の多孔性では、1%の多孔性と比較して感度が42倍高くなりました。材料特性に関しては、ヤング率がセンサーの性能に影響を与える重要な役割を果たしました。特に、ヤング率が1 MPa未満のときにセンサーへの影響がより顕著になりました。さらに、熱膨張マイクロスフェア法を用いて、34%、47%、67%、および72%の多孔性を持つ多孔性ポリジメチルシロキサン（PDMS）がセンサーの誘電層として製造され、その後、感知能力テストが行われました。その結果は、高い多孔性の範囲内でセンサーの感度が顕著に影響されたことを示しており、シミュレーションで観察された傾向と一致しています。