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    Capteur de pression très uniforme et à faible hystérésis pour augmenter l'applicabilité pratique

    Figure 1. Image d'un gabarit en élastomère poreux avec une taille et une forme de pores uniformes (à gauche), Graphique montrant une grande uniformité dans les performances des capteurs (à droite). Crédit : Institut coréen avancé des sciences et de la technologie (KAIST)

    Les chercheurs ont conçu un capteur de pression flexible qui devrait avoir une applicabilité beaucoup plus large. Une équipe de recherche KAIST a fabriqué un capteur de pression piézorésistif de haute uniformité avec une faible hystérésis en greffant chimiquement un polymère conducteur sur un gabarit en élastomère poreux.

    L'équipe a découvert que l'uniformité de la taille et de la forme des pores est directement liée à l'uniformité du capteur. L'équipe a noté qu'en augmentant la taille des pores et la variabilité de la forme, la variabilité des caractéristiques du capteur augmente également.

    Des chercheurs dirigés par le professeur Steve Park du Département des sciences et de l'ingénierie des matériaux ont confirmé que, par rapport à d'autres capteurs composés de pores de taille et de forme aléatoires, qui avait un coefficient de variation du changement de résistance relative de 69,65 pour cent, leur capteur nouvellement développé présentait une uniformité beaucoup plus élevée avec un coefficient de variation de 2,43 pour cent. Cette étude a été rapportée dans Petit comme article de couverture le 16 août.

    Les capteurs de pression flexibles ont été activement recherchés et largement appliqués dans les équipements électroniques tels que les écrans tactiles, robots, appareils de santé portables, peau électronique, et les interfaces homme-machine. En particulier, Les capteurs de pression piézorésistifs à base de composites de matériaux conducteurs élastomères présentent un potentiel important en raison de leurs nombreux avantages, notamment un processus de fabrication simple et peu coûteux.

    Figure 2. Boucles d'hystérésis du capteur à différents niveaux de pression (à gauche), et après un nombre différent de cycles (à droite). Crédit : Institut coréen avancé des sciences et de la technologie (KAIST)

    Divers résultats de recherche ont été rapportés sur les moyens d'améliorer les performances des capteurs de pression piézorésistifs, dont la plupart se sont concentrés sur l'augmentation de la sensibilité. Malgré son importance, maximiser la sensibilité des capteurs de pression piézorésistifs composites n'est pas nécessaire pour de nombreuses applications. D'autre part, L'uniformité et l'hystérésis de capteur à capteur sont deux propriétés qui sont d'une importance cruciale pour réaliser n'importe quelle application.

    L'importance de l'uniformité capteur à capteur est évidente. Si les capteurs fabriqués dans les mêmes conditions ont des propriétés différentes, la fiabilité des mesures est compromise, et par conséquent, le capteur ne peut pas être utilisé dans un cadre pratique.

    En outre, une faible hystérésis est également essentielle pour une meilleure fiabilité de mesure. L'hystérésis est un phénomène dans lequel les lectures électriques diffèrent selon la vitesse à laquelle le capteur est enfoncé, si la pression est relâchée ou appliquée, et combien de temps et à quel degré le capteur a été enfoncé. Lorsqu'un capteur a une hystérésis élevée, les lectures électriques différeront même sous la même pression, rendant les mesures peu fiables.

    Les chercheurs ont déclaré avoir observé un degré d'hystérésis négligeable qui n'était que de 2 %. Cela a été attribué à la forte liaison chimique entre le polymère conducteur et le gabarit en élastomère, ce qui empêche leur glissement et déplacement relatif, et la porosité de l'élastomère qui améliore le comportement élastique.

    "Cette technologie apporte un aperçu de la façon de résoudre les deux problèmes critiques des capteurs de pression :l'uniformité et l'hystérésis. Nous nous attendons à ce que notre technologie joue un rôle important dans l'augmentation des applications pratiques et la commercialisation des capteurs de pression dans un avenir proche, " dit le professeur Park.


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