西南石油大学：导电高分子-柔性应变传感 | 《自然科学进展: 国际材料》高被引文

西南石油大学向东教授团队2022年在《自然科学进展国际材料（英文）》期刊上发表原创研究论文Highly stretchable, sensitive and wide linear responsive fabric-based strain sensors with a self-segregated carbon nanotube (CNT)/Polydimethylsiloxane (PDMS) coating是近三年来被引用次数最高的文章之一。《自然科学进展国际材料（英文）》期刊是中国科学技术协会主管、中国材料研究学会主办的国家重点学术期刊之一，创刊于1990年，是反映现今材料科学和技术领域最新研究成果的专业学术期刊。刊登具有创造性、高水平、有重要意义的学术论文。

1. 研究背景

2. 文章亮点

该传感器实现了可穿戴设备的功能，包括人体运动监测、负载状态监测和识别物体重量分布。

3.图文解析

图1 （a）C-CNT/PDMS-F和（b）S-CNT/PDMS-F的制备过程和导电网络示意图。S-CNT/PDMS-F的拉伸（c），折叠（d）和扭曲（e）照片。

图2 （a）、（b）C-CNT/PDMS-F和（c）、（d）S-CNT/PDMS-F传感器的SEM横截面图。红色轮廓突出隔离的PDMS粒子。

图3 C-CNT/PDMS-F与S-CNT/PDMS-F的性能比较：（a）ΔR/R0与外加应变的关系。（b）循环加载/卸载过程下的响应时间。（c）在50%应变和频率为0.01、0.1、0.2和1 Hz时循环加载ΔR/R0的变化。（d）0.1 Hz下不同应变（5%、10%、30%、50%和80%）加/卸载循环的ΔR/R0。

图4 C-CNT/PDMS-F（a）和S-CNT/PDMS-F（b）在1 Hz下50%应变下5000次循环后的耐久性比较。

图5 S-CNT/PDMS-F监测（a）手指弯曲，（b）头部运动和（c）手指压力的ΔR/R0。

图6 S-CNT/PDMS-F的重量分布传感展示：（a）、（b）不同权重物体示意图，（c）、（d）对应电信号（ΔR/R0）。（e）不同模式S-CNT/PDMS-F阵列传感器的电信号输出。

4. 研究总结

通过将自隔离的CNT/PDMS纳米复合材料涂覆在高弹性织物绷带上，提出了一种开发低成本、高性能、高灵敏度、宽应变检测范围的S-CNT/PDMS-F应变传感器的新策略。传感器（GF=615）的高灵敏度可归因于纳米复合涂层内自隔离交联PDMS颗粒的存在。除了总应变检测范围大（可达200%）外，该传感器在应变范围0-100%内也表现出良好的线性响应（R2=0.993）。此外，与没有自隔离PDMS的应变传感器相比，所开发的S-CNT/PDMS-F在不同频率和应变下具有更快的响应时间和更好的信号输出响应，并且提高了信号的稳定性、可重复性和耐用性。S-CNT/PDMS-F的优异性能也被广泛应用于人体运动监测、压力监测和负载分布识别等领域。