Lors de progrès récents, des capteurs de pression flexibles ont été développés pour imiter la sensibilité de la peau humaine, bénéficiant ainsi à des domaines tels que les technologies interactives, la surveillance de la santé et la robotique. Ces innovations exploitent diverses stratégies microstructurales, notamment des structures pyramidales, en dôme, ridées et en couches, pour une sensibilité et une durabilité accrues. Malgré leur potentiel, les conceptions actuelles impliquent souvent des processus de fabrication complexes.
Pour relever ces défis, de nouvelles approches visent à simplifier la fabrication des capteurs tout en élargissant leurs capacités de détection de pression et leur tolérance aux contraintes, repoussant ainsi les limites de la technologie des capteurs vers des applications plus efficaces et plus polyvalentes.
Une nouvelle étude publiée dans la revue Microsystems &Nanoengineering a introduit un capteur de pression flexible de pointe, réputé pour sa remarquable résilience aux contraintes ultra élevées. Cette avancée technologique exploite la puissance de microfentes périodiques intégrées dans un mélange composite de MW-CNT et de polydiméthylsiloxane (PDMS), marquant une avancée significative dans les capacités des capteurs.
Cette nouvelle configuration améliore considérablement la capacité du capteur à supporter des pressions extrêmes, avec des tests expérimentaux démontrant une tolérance aux contraintes de 400 kPa et des projections théoriques atteignant jusqu'à 2,477 MPa. De plus, cette conception atteint une sensibilité notable de 18,092 kPa −1 , établissant une nouvelle norme en matière de performances des capteurs de pression.
L'intégration de microfentes facilite une déformation importante sous haute pression, élargissant la plage opérationnelle du capteur tout en évitant les complexités des processus de moulage et de démoulage traditionnels. Cet attribut, associé au rapport MW-CNT/PDMS optimal, garantit plusieurs points de contact successifs au sein du film de détection et entre les cellules de détection périodiques lorsqu'ils sont sous charge.
Ces fonctionnalités améliorent collectivement l'efficacité du capteur, permettant des applications allant de la surveillance de la direction du vent à la surveillance de l'état de santé à enjeux élevés et à la détection de la charge des véhicules.
Selon le chercheur principal, "Cette stratégie innovante de micro-fentes simplifie non seulement le processus de fabrication du capteur, mais étend également considérablement sa gamme d'applications, de la surveillance de l'état de santé aux applications de détection à ultra haute pression telles que la détection de charge de véhicule."
La tolérance et la sensibilité élevées du capteur aux contraintes ont de vastes implications dans divers secteurs, notamment la robotique, la surveillance de la santé et l'industrie automobile. Sa capacité à détecter d'infimes changements de pression ouvre de nouvelles possibilités pour les dispositifs de surveillance de la santé non invasifs.
Plus d'informations : Song Wang et al, Capteurs de pression flexibles à tolérance de contrainte ultra élevée activés par des microfentes périodiques, Microsystèmes et nano-ingénierie (2024). DOI :10.1038/s41378-023-00639-4
Informations sur le journal : Microsystèmes et nano-ingénierie
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
