柔性傳感器大面陣可控制備研究取得系列進展

　　柔性傳感器因輕質超薄、柔彈共形、設計自由度大、易于大面陣分布式感知等特性，已成為智能制造、健康醫療等領域下一代信息感知的核心。然而，在不犧牲傳感性能的前提下，如何實現柔性傳感器由“實驗室級”向“工程化應用”轉變，尤其是突破大面陣器件與高靈敏度、高可靠性不可兼得的技術瓶頸，始終是制約行業發展的關鍵。針對這一問題，中國科學院重慶綠色智能技術研究院楊俊團隊提出霧化噴涂構筑微納力敏增強界面新方法，發展大面陣高靈敏度柔性傳感器可控制備技術，取得了系列進展。

　　針對柔性傳感器微納力敏界面難以可控制備造成器件靈敏度與量程不可兼得的技術瓶頸，該團隊基于低成本、高效可控的霧化噴涂工藝，提出微納共形力敏結構的噴涂制備新方法，發展力敏導電層在三維微納結構表面的大面積可控沉積技術，實現了MPa級大量程高靈敏度柔性傳感器的可控制備，降低了對高端微納加工設備的依賴與制造成本。這一方法具備良好的工藝可擴展性與大面陣潛力，并可適配多種柔性基材與異形曲面。

　　針對柔彈性敏感層在交變應力場下微裂紋無序演化導致器件遲滯大、可靠性差等難題，該團隊將霧化噴涂與雙靜電紡絲技術相結合，構建納米纖維/碳納米管復合“島-橋”微裂紋結構與三維力-電耦合通道，解決了傳統柔性傳感器多膜層結構的層間滑移與力敏通道失效問題。這一策略通過梯度孔隙率調控和碳納米管噴涂工藝的協同作用，實現了力-電耦合通道的大應變自愈合且遲滯低至3.5%，經上萬次循環測試后器件仍可保持穩定的高靈敏度。

　　進一步，圍繞工程應用對大面陣高靈敏度柔性傳感與分布式智能感知的迫切需求，在前期噴涂構筑柔性力敏結構的基礎上，科研人員提出基于纖維基材與噴涂沉積協同設計的柔性壓力傳感器制備新策略。這一策略利用霧化噴涂將碳納米管均勻沉積于高可壓縮性聚酯纖維織物表面，構建高度互聯、穩定的導電網絡，制備大面陣高靈敏度柔性傳感器，進而融合深度學習算法實現分布式力學成像與智能感知，展現出優異的高時空分辨率與響應一致性，能夠精準捕捉多點分布、動態變化的復雜壓力信號。

　　相關研究成果發表在《化學工程雜志》（Chemical Engineering Journal）、《復合材料B：工程》（Composites Part B: Engineering）、《納米能源》（Nano Energy）上。研究工作得到國家自然科學基金等的支持。