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Ultralow-Cost, Highly Sensitive, and Flexible Pressure Sensors Based on Carbon Black and Airlaid Paper for Wearable Electronics.
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2019-08-22 , DOI: 10.1021/acsami.9b12929 Zhiyuan Han , Hangfei Li , Jianliang Xiao 1 , Honglie Song , Bo Li 1 , Shisheng Cai , Ying Chen 1 , Yinji Ma , Xue Feng
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2019-08-22 , DOI: 10.1021/acsami.9b12929 Zhiyuan Han , Hangfei Li , Jianliang Xiao 1 , Honglie Song , Bo Li 1 , Shisheng Cai , Ying Chen 1 , Yinji Ma , Xue Feng
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Flexible pressure sensors have attracted considerable attention because of their potential applications in healthcare monitoring and human-machine interactions. However, the complicated fabrication process and the cos of sensing materials limit their widespread applications in practice. Herein, a flexible pressure sensor with outstanding performances is presented through an extremely simple and cost-efficient fabrication process. The sensing materials of the sensor are based on low-cost carbon black (CB)@airlaid paper (AP) composites, which are just prepared by drop-casting CB solutions onto APs. Through simply stacking multiple CB@APs with an irregular surface and a fiber-network structure, the obtained pressure sensor demonstrates an ultrahigh sensitivity of 51.23 kPa-1 and an ultralow detection limit of 1 Pa. Additionally, the sensor exhibits fast response time, wide working range, good stability, as well as excellent flexibility and biocompatibility. All the comprehensive and superior performances endow the sensor with abilities to precisely detect weak air flow, wrist pulse, phonation, and wrist bending in real time. In addition, an array electronic skin integrated with multiple CB@AP sensors has been designed to identify spatial pressure distribution and pressure magnitude. Through a biomimetic structure inspired by blooming flowers, a sensor with the open-petal structure has been designed to recognize the wind direction. Therefore, our study, which demonstrates a flexible pressure sensor with low cost, simple preparation, and superior performances, will open up for the exploration of cost-efficient pressure sensors in wearable devices.
中文翻译：
基于可穿戴电子产品的炭黑和气流成网纸的超低成本，高灵敏度，柔性压力传感器。
柔性压力传感器由于其在医疗保健监控和人机交互中的潜在应用而备受关注。然而，复杂的制造过程和传感材料的余地限制了它们在实践中的广泛应用。在此，通过极其简单且具有成本效益的制造过程，提出了一种具有出色性能的柔性压力传感器。传感器的传感材料基于低成本的炭黑（CB）@气流成网纸（AP）复合材料，这些材料是通过将CB解决方案滴铸到AP上而制备的。通过简单地堆叠具有不规则表面和纤维网络结构的多个CB @ AP，所获得的压力传感器显示出51.23 kPa-1的超高灵敏度和1 Pa的超低检测限。该传感器具有响应时间快，工作范围广，稳定性好以及出色的柔韧性和生物相容性。所有全面和优越的性能使该传感器具有实时精确检测微弱气流，手腕脉搏，发声和手腕弯曲的能力。此外，已设计出与多个CB @ AP传感器集成在一起的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟道路。工作范围广，稳定性好，柔韧性和生物相容性极佳。所有全面和优越的性能使该传感器具有实时精确检测微弱气流，手腕脉搏，发声和手腕弯曲的能力。另外，已经设计了与多个CB @ AP传感器集成的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟了道路。工作范围广，稳定性好，柔韧性和生物相容性极佳。所有全面和优越的性能使该传感器具有实时精确检测微弱气流，手腕脉搏，发声和手腕弯曲的能力。此外，已设计出与多个CB @ AP传感器集成在一起的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟了道路。以及出色的柔韧性和生物相容性。所有全面和优越的性能使该传感器具有实时精确检测微弱气流，手腕脉搏，发声和手腕弯曲的能力。此外，已设计出与多个CB @ AP传感器集成在一起的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟了道路。以及出色的柔韧性和生物相容性。所有全面和优越的性能使该传感器具有实时精确检测微弱气流，手腕脉搏，发声和手腕弯曲的能力。此外，已设计出与多个CB @ AP传感器集成在一起的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟道路。所有全面和优越的性能使该传感器具有实时精确检测微弱气流，手腕脉搏，发声和手腕弯曲的能力。此外，已设计出与多个CB @ AP传感器集成在一起的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟了道路。所有全面和优越的性能使该传感器具有实时精确检测微弱气流，手腕脉搏，发声和手腕弯曲的能力。此外，已设计出与多个CB @ AP传感器集成在一起的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟了道路。设计了与多个CB @ AP传感器集成的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟了道路。设计了与多个CB @ AP传感器集成的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟了道路。
更新日期：2019-08-13
中文翻译：
基于可穿戴电子产品的炭黑和气流成网纸的超低成本，高灵敏度，柔性压力传感器。
柔性压力传感器由于其在医疗保健监控和人机交互中的潜在应用而备受关注。然而，复杂的制造过程和传感材料的余地限制了它们在实践中的广泛应用。在此，通过极其简单且具有成本效益的制造过程，提出了一种具有出色性能的柔性压力传感器。传感器的传感材料基于低成本的炭黑（CB）@气流成网纸（AP）复合材料，这些材料是通过将CB解决方案滴铸到AP上而制备的。通过简单地堆叠具有不规则表面和纤维网络结构的多个CB @ AP，所获得的压力传感器显示出51.23 kPa-1的超高灵敏度和1 Pa的超低检测限。该传感器具有响应时间快，工作范围广，稳定性好以及出色的柔韧性和生物相容性。所有全面和优越的性能使该传感器具有实时精确检测微弱气流，手腕脉搏，发声和手腕弯曲的能力。此外，已设计出与多个CB @ AP传感器集成在一起的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟道路。工作范围广，稳定性好，柔韧性和生物相容性极佳。所有全面和优越的性能使该传感器具有实时精确检测微弱气流，手腕脉搏，发声和手腕弯曲的能力。另外，已经设计了与多个CB @ AP传感器集成的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟了道路。工作范围广，稳定性好，柔韧性和生物相容性极佳。所有全面和优越的性能使该传感器具有实时精确检测微弱气流，手腕脉搏，发声和手腕弯曲的能力。此外，已设计出与多个CB @ AP传感器集成在一起的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟了道路。以及出色的柔韧性和生物相容性。所有全面和优越的性能使该传感器具有实时精确检测微弱气流，手腕脉搏，发声和手腕弯曲的能力。此外，已设计出与多个CB @ AP传感器集成在一起的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟了道路。以及出色的柔韧性和生物相容性。所有全面和优越的性能使该传感器具有实时精确检测微弱气流，手腕脉搏，发声和手腕弯曲的能力。此外，已设计出与多个CB @ AP传感器集成在一起的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟道路。所有全面和优越的性能使该传感器具有实时精确检测微弱气流，手腕脉搏，发声和手腕弯曲的能力。此外，已设计出与多个CB @ AP传感器集成在一起的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟了道路。所有全面和优越的性能使该传感器具有实时精确检测微弱气流，手腕脉搏，发声和手腕弯曲的能力。此外，已设计出与多个CB @ AP传感器集成在一起的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟了道路。设计了与多个CB @ AP传感器集成的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟了道路。设计了与多个CB @ AP传感器集成的阵列电子皮肤，以识别空间压力分布和压力大小。通过模仿花朵盛开的仿生结构，设计了具有开放花瓣结构的传感器来识别风向。因此，我们的研究表明了一种低成本，制备简单且性能优越的柔性压力传感器，将为探索可穿戴设备中具有成本效益的压力传感器开辟了道路。
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