承德關于電阻式柔性壓力傳感器定義

電阻式壓力傳感器將壓力變化轉(zhuǎn)化為電阻或電流的變化。根據(jù)電阻的定義:

其中，ρ為電阻率，L為長度，S為截面積。其傳感機理簡單，結構和制備工藝簡單，能耗小，因此受到了研究人員的廣泛關注。

電阻壓力傳感器一般由襯底和導電材料組成。為了獲得良好的柔韌性和延伸性，一般采用PDMS和PET等彈性體作為基材。除了具有一定的導電性外，導電材料還需要對壓力變化敏感。電阻的變化可以概括為以下因素。

1)材料的形狀和結構發(fā)生變化。結構變形會導致長度L和截面積S的變化。

2)材料能帶結構的變化。例如，當石墨烯的拉伸程度超過20%時，電子能帶結構會發(fā)生變化，從而引起導電性的變化。這種現(xiàn)象也出現(xiàn)在半導體硅基材料中。

3)兩材料之間接觸電阻的變化(Rc)。例如，靜電紡絲制備的ZnO/SiO2納米纖維膜在1.25 cm?1曲率下的靈敏度(Imax/I0)可達12.75。它的傳感機理是隨著壓力的增加，纖維的接觸變得更緊密，從而產(chǎn)生更小的電阻。這種傳感器的缺點是容易產(chǎn)生信號漂移和遲滯。

4)復合材料中導電相的間距發(fā)生變化。將導電填料添加到導電性較差的聚合物材料中作為第二相。當侵徹閾值達到時，導電相將形成導電網(wǎng)絡，表現(xiàn)為電阻明顯降低。目前，關于導電網(wǎng)絡的形成主要有兩種理論:一種是穿透理論，另一種是隧道電流效應。

電阻和電容壓力傳感器具有類似的設計策略。例如，為了獲得高靈敏度，使用了具有微結構的柔性襯底或?qū)щ妼印ｅF形陣列、球面陣列、圓柱陣列和聯(lián)鎖結構等微結構的應用顯著提高了傳感器的靈敏度。