Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

שיטת ייצור פשוטה וחסכונית המבוססת על טכניקת אידוי הממס מוצגת כדי לייעל את הביצועים של חיישן לחץ קיבולי רך, המתאפשר על ידי בקרת נקבוביות בשכבה הדיאלקטרית באמצעות יחסי מסה שונים של תמיסת PDMS/טולואן יציקה.

Abstract

חיישני לחץ רך ממלאים תפקיד משמעותי בפיתוח תחושת מישוש "אדם-מכונה" ברובוטיקה רכה ובממשקים הפטיים. באופן ספציפי, חיישנים קיבוליים עם מטריצות פולימריות מיקרו-מובנות נחקרו במאמץ ניכר בגלל רגישותם הגבוהה, טווח ליניאריות רחב וזמן תגובה מהיר. עם זאת, שיפור ביצועי החישה מסתמך לעתים קרובות על התכנון המבני של השכבה הדיאלקטרית, הדורש מתקני מיקרו-ייצור מתוחכמים. מאמר זה מדווח על שיטה פשוטה וזולה לייצור חיישני לחץ קיבולי נקבובי עם רגישות משופרת באמצעות שיטה מבוססת אידוי ממס לכוונון הנקבוביות. החיישן מורכב משכבה דיאלקטרית נקבובית של פולידימתילסילוקסאן (PDMS) המחוברת לאלקטרודות עליונות ותחתונות העשויות מפולימרים מרוכבים מוליכים אלסטיים (ECPCs). האלקטרודות הוכנו על ידי ננו-צינוריות פחמן (CNTs) מסוממות PDMS מסוממות לתוך יריעות PDMS בדוגמת עובש. כדי למטב את הנקבוביות של השכבה הדיאלקטרית לביצועי חישה משופרים, תמיסת PDMS נמהלה בטולואן של שברי מסה שונים במקום לסנן או לטחון את החומר יוצר נקבוביות הסוכר (PFA) לגדלים שונים. אידוי ממס הטולואן איפשר ייצור מהיר של שכבה דיאלקטרית נקבובית עם נקבוביות ניתנות לשליטה. אושר כי ניתן לשפר את הרגישות פי שניים כאשר יחס טולואן ל-PDMS הוגדל מ-1:8 ל-1:1. המחקר המוצע בעבודה זו מאפשר שיטה זולה לייצור מאחזים רובוטיים רכים ביוניים משולבים במלואם עם קולטנים מכניים חושיים רכים של פרמטרים של חיישנים מתכווננים.

Introduction

בשנים האחרונות, חיישני לחץ גמישים מושכים תשומת לב בשל היישום החיוני שלהם ברובוטיקה רכה 1,2,3, ממשקים הפטיים "אדם-מכונה"4,5, וניטור בריאות 6,7,8. באופן כללי, מנגנוני חישת הלחץ כוללים פיאזו-התנגדות 1,4,7, פיאזואלקטרית 2,6, קיבולית 2,3,9,10,11,12,13 וטריבואלקטרית 8 חיישנים. ביניהם, חיישני לחץ קיבולי בולטים כאחת השיטות המבטיחות ביותר בחישה מישושית בשל רגישותם הגבוהה, גבול נמוך של גילוי (LOD) וכו '.

לביצועי חישה טובים יותר, מיקרו-מבנים שונים כגון מיקרו-פירמידות 2,9,14, מיקרו-עמודים 15 ומיקרו-נקבוביות 9,10,11,12,13,16,17 הוכנסו לחיישני לחץ קיבוליים גמישים, ושיטות הייצור עברו אופטימיזציה כדי לשפר עוד יותר את החישה הופעות של מבנים כאלה. עם זאת, רוב המבנים הללו דורשים מתקני מיקרו-פבריקציה מתוחכמים, מה שמגדיל משמעותית את עלויות הייצור ואת הקשיים התפעוליים. לדוגמה, כמיקרו-מבנה הנפוץ ביותר בחיישני לחץ רך, מיקרו-פירמידות מסתמכות על פרוסות Si המוגדרות ליטוגרפית וחרוטות רטובות כתבנית היציקה, הדורשת ציוד מדויק וסביבת חדר נקי קפדנית 9,14. לכן, מבנים מיקרו-נקבוביים (מבנים נקבוביים) שניתן לייצר בתהליכי ייצור פשוטים ובחומרי גלם זולים תוך שמירה על ביצועי חישה גבוהים משכו לאחרונה תשומת לב גוברת 9,10,11,12,13,16,17 . זה יידון, לצד החסרונות של שינוי PFA וכמותו, כמוטיבציה לשימוש בשיטת בקרת השברים שלנו.

כאן, עבודה זו מציעה שיטה פשוטה וזולה המבוססת על טכניקת אידוי ממס לייצור חיישן לחץ קיבולי גמיש נקבובי עם נקבוביות ניתנת לשליטה. תהליך הייצור המלא כולל ייצור של השכבה הדיאלקטרית PDMS הנקבובית, ציפוי הגירוד של האלקטרודות והדבקה של שלוש שכבות פונקציונליות. באופן ספציפי, עבודה זו משתמשת באופן חדשני בתמיסה מעורבת PDMS/טולואן עם יחס מסה מסוים כדי לייצר את השכבה הדיאלקטרית PDMS הנקבובית המבוססת על תבנית תערובת סוכר/אריתריטול. בינתיים, גודל חלקיקי PFA אחיד מבטיח מורפולוגיה ופיזור אחידים של הנקבוביות; לפיכך, ניתן לשלוט בנקבוביות על ידי שינוי יחס המסה PDMS/טולואן. תוצאות הניסוי מראות כי ניתן לשפר את רגישות חיישן הלחץ המוצע יותר מפי שניים על ידי הגדלת יחס המסה PDMS/טולואן מ-1:8 ל-1:1. השונות בעובי דופן המיקרו-נקבוביות עקב יחסי מסה שונים של PDMS/טולואן מאושרת גם על ידי תמונות מיקרוסקופ אופטי. חיישן הלחץ הקיבולי הרך הממוטב מציג ביצועי חישה גבוהים עם רגישות וזמן תגובה של 3.47% kPa−1 ו- 0.2 שניות, בהתאמה. שיטה זו משיגה ייצור מהיר, זול וקל לתפעול של שכבה דיאלקטרית נקבובית עם נקבוביות נשלטת.

Protocol

1. ייצור חיישן לחץ קיבולי רך עם שכבה דיאלקטרית PDMS נקבובית

  1. ייצור השכבה הדיאלקטרית PDMS הנקבובית
    1. הכינו את התבנית הנקבובית של סוכר/אריתריטול לפי השלבים הבאים.
      1. מסננים את הסוכר עם מסננות מדגם עם צמצמים של 270 מיקרומטר ו 500 מיקרומטר. בחר סוכר עם קוטר חלקיקים בטווח של 270-500 מיקרומטר.
        הערה: גודל חלקיקי סוכר גדול או קטן יותר מקובל גם כל עוד האחידות היא בגבולות הסבילות. קוטר חלקיק הסוכר ישפיע על גודל הנקבוביות של שכבת PDMS הנקבובית המיוצרת בשלב מאוחר יותר, אך לא יקבע את גודל הנקבוביות לחלוטין.
      2. טוחנים אריתריטול (ראו טבלת חומרים) לאבקה כדי להבטיח ערבוב אחיד יותר עם הסוכר.
      3. שוקלים כמות מסוימת של סוכר מסונן ואבקת אריתריטול ביחס מסה של 20:1. נערו כדי לערבב אותם באופן שווה.
      4. מלאו את תערובת הסוכר/אריתריטול בתבנית מתכת של סוכר/אריתריטול שהושגה באופן מסחרי (ראו טבלת חומרים). לחץ על המשטח כדי להפוך את חומר המילוי לקומפקטי.
        הערה: כדי להבטיח ניקוי קל בשלב הבא, ניתן להניח שכבה של רדיד אל בתבנית לפני הסוכר/אריתריטול.
      5. חממו את התבנית עם תערובת הסוכר/אריתריטול בתנור הסעה בטמפרטורה של 135°C למשך שעתיים, כפי שמוצג באיור 1A. לאחר קירור בטמפרטורת החדר, מוציאים את צלחת הסוכר הגושית (כלומר, התבנית הנקבובית).
    2. לייצר את השכבה הדיאלקטרית PDMS הנשלטת על ידי נקבוביות.
      1. שקלו 5 גרם טולואן, 5 גרם בסיס PDMS ו-0.5 גרם חומר ריפוי PDMS (ראו טבלת חומרים) בצינור צנטריפוגה (כלומר, יחס המסה של בסיס PDMS/טולואן/חומר ריפוי הוא 10:10:1). ערבבו את התמיסה באופן שווה.
        הערה: יחס המסה של תמיסת בסיס PDMS לחומר ריפוי קבוע על 10:1, בעוד שיחס המסה של PDMS לטולואן משמש לשליטה על הנקבוביות של השכבה הדיאלקטרית PDMS. הנקבוביות פוחתת בעת הגדלת חלק PDMS. הנקבוביות המינימלית מתקבלת כאשר לא מוסיפים טולואן.
      2. צנטריפוגה את התמיסה ב 875 x גרם במשך 30 שניות בטמפרטורת החדר כדי להסיר בועות אוויר.
        הערה: אם נפח התמיסה גדול, ניתן להכין את התמיסה בכד. הטיפול הצנטריפוגלי מוחלף על ידי degassing ואקום במשך 15 דקות.
      3. מניחים את התבנית הנקבובית מרובעת הסוכר/אריתריטול המתקבלת בשלב 1.1.1 בצלחת פטרי. הכניסו סרט דו-צדדי כספייסרים מתחת לארבע הפינות כדי להרים את התבנית משטח צלחת הפטרי.
        הערה: ניתן למקם את התבנית גם על פרוסת Si, אך שיטה זו תוביל לשכבה עבה יותר של PDMS בממשק שבין התבנית לבין פרוסת Si, מה שעשוי להשפיע על ביצועי החיישן.
      4. שפכו את תמיסת PDMS/טולואן על התבנית, והטו מעט את צלחת הפטרי כך שהתמיסה תוכל למלא לחלוטין את כל הרווחים בין חלקיקי הסוכר, כפי שמוצג באיור 1B.
      5. הניחו את צלחת הפטרי עם תבנית נקבובית מלאה בתמיסת PDMS/טולואן במייבש ואקום, ודגהו למשך 20 דקות.
      6. מעבירים את צלחת הפטרי ממייבש הוואקום לתנור ב-90°C למשך 45 דקות כדי לאדות את הטולואן ולרפא את ה-PDMS הנוזלי.
      7. טבלו את ה-PDMS הנרפא המוטבע בתבנית הנקבובית במים שעברו דה-יוניזציה (מי DI), כפי שמוצג באיור 1C. מחממים על פלטה חמה בחום של 140°C עד שתבנית הסוכר מתמוססת לחלוטין. נקו את ה-PDMS הנקבובי עם מי DI.
  2. ייצור שכבות האלקטרודות הגמישות על בסיס ECPCs
    1. סנתז את הדיו של ECPCs.
      1. שוקלים 0.16 גרם CNT (קוטר: 10-20 ננומטר, אורך: 10-30 מיקרומטר, ראו טבלת חומרים) ו-4 גרם טולואן בכד, ומערבבים מגנטית ב-250 סל"ד במשך שעה וחצי. בינתיים, שקלו 2 גרם בסיס PDMS ו-2 גרם טולואן לתוך כד, וערבבו מגנטית ב-200 סל"ד במשך שעה אחת. כסו את הכד בסרט איטום תוך כדי ערבוב למניעת אידוי הממס.
      2. ערבבו את מתלי CNTs/toluene עם תמיסת בסיס PDMS/טולואן, וכסו את הכד בסרט איטום. ערבוב מגנטי ב-250 סל"ד למשך שעתיים.
      3. הוסף 0.2 גרם של סוכן ריפוי PDMS לתמיסה המעורבת. ערבוב מגנטי ב-75°C וב-250 סל"ד למשך שעה. חשוף את הכד לאידוי הממס ולריכוז התרחיף בעת ערבוב, כפי שמוצג באיור 1D, E.
        הערה: משך הערבוב והחימום מתכוונן. צמיגות התערובת עולה עם זמן הערבוב, מה שמקל על פעולת ציפוי הגירוד הבאה. עם זאת, משך הזמן לא צריך להיות ארוך מדי כדי למנוע פתרון PDMS מלרפא. כאשר התערובת מרוכזת לצמיגות נוחה לציפוי גירוד, תהליך סינתזת הדיו של ECPCs מסתיים.
    2. יש לגרד את האלקטרודות לפי השלבים הבאים.
      1. שקלו טולואן, בסיס PDMS וחומר ריפוי PDMS בצינור צנטריפוגה עם יחס מסה של 2:10:1. ערבבו את התמיסה באופן שווה.
      2. צנטריפוגה את התמיסה ב 875 x גרם במשך 30 שניות בטמפרטורת החדר כדי להסיר בועות אוויר.
      3. שפכו 1.3 גרם של תמיסת PDMS/טולואן לתוך תבנית מתכת אלקטרודה שהושגה באופן מסחרי (ראו טבלת חומרים) עם תבנית אלקטרודה מובלטת, כפי שמוצג באיור 1F.
        הערה: עובי התבנית המובלטת בתחתית התבנית הוא 0.2 מ"מ.
      4. מניחים את התבנית במייבש ואקום, ומורידים דגה למשך 10 דקות.
      5. לרפא את PDMS בתבנית על צלחת חמה ב 90 ° C במשך 15 דקות. יש לקלף את סרט ה-PDMS המעוצב לאחר קירור בטמפרטורת החדר.
      6. חבר את הצד השטוח של סרט PDMS לפרוסת Si (כלומר, חשוף את הצד עם תבנית האלקטרודות). ודא שלא קיימות בועות אוויר בין יריעת PDMS לבין פרוסת Si.
      7. ציפוי גירוד של דיו ECPCs שהוכן בשלב 1.2.1 לתוך תבנית האלקטרודות, כפי שמראה איור 1G . נקו את עודפי הדיו עם מגבון נטול אבק עם אלכוהול איזופרופיל (IPA).
      8. רפא את הדיו ECPCs על צלחת חמה ב- 90 ° C למשך 15 דקות.
      9. חזור על שלבים 1.2.2.3-1.2.2.8 כדי לייצר את שכבת האלקטרודה העליונה והתחתונה.
  3. מליטה ואריזה של חיישנים קיבוליים רכים
    1. חברו את חוט המתכת (ראו טבלת חומרים) לאלקטרודה. שחררו צבע מוליך כסף (ראו טבלת חומרים) במיקום החיבור כדי להבטיח מוליכות טובה, כפי שמוצג באיור 1H. המתינו עד שהצבע המוליך הכסוף יתייבש בטמפרטורת החדר.
    2. שחררו את תמיסת PDMS הנוזלית שהוכנה בשלב 1.2.2.1 על החיבור כדי לאטום לחלוטין את הצבע המוליך הכסוף המיובש. לרפא את PDMS על צלחת חמה ב 90 ° C במשך 15 דקות.
    3. חזור על שלבים 1.3.1-1.3.2 כדי לחבר את החוט עבור שכבת האלקטרודה העליונה והתחתונה.
    4. יש למרוח שכבה דקה של PDMS נוזלי שהוכנה בשלב 1.2.2.1 באופן שווה על סרט האלקטרודה כשכבת הדבקה לצורך חיבור בין שכבת האלקטרודה לשכבה הדיאלקטרית.
    5. הניחו את השכבה הדיאלקטרית PDMS הנקבובית המיוצרת בשלב 1.1.2 על שכבת האלקטרודה.
    6. לרפא את דבק PDMS על צלחת חמה ב 95 ° C במשך 10 דקות. הניחו צלחת פטרי מזכוכית על ה-PDMS הנקבובי כדי להבטיח מגע טוב בין שתי השכבות במהלך החימום.
    7. חזור על שלב 1.3.4 עבור שכבת האלקטרודה השנייה. הפוך את שכבת האלקטרודה-דיאלקטרית המלוכדת שהתקבלה בשלב 1.3.6, ומקם אותה על שכבת האלקטרודה היחידה השנייה (כלומר, כדי ששכבת PDMS הנקבובית תהיה במגע ישיר עם שכבת האלקטרודה). ודא ששתי האלקטרודות מיושרות בקפדנות זו מול זו.
    8. חזור על שלב 1.3.6 כדי לסיים את החיבור בין שכבת PDMS הנקבובית לבין שכבת האלקטרודות השנייה.
      הערה: איור של החיישן הסופי מוצג באיור 1I. איורים של המבנה והחומרים של החיישן מוצגים באיור 1J.

2. תהליך ניסיוני של אפיון ביצועי חיישנים

  1. הגדרת העמסת לחץ צעד ומערכת איסוף נתונים
    1. השתמש באינדנטר המודפס בתלת-ממד עם אזור טעינה בקוטר של 2.5 ס"מ עבור טעינת הלחץ (ראה טבלת חומרים) של החיישן הנבדק.
    2. תקן את הנכנס על שלב תנועה ליניארי אנכי הנשלט על ידי מנוע צעד (ראה טבלת חומרים) באמצעות חיישן לחץ משיכה סטנדרטי.
    3. מדוד את הקיבול של חיישן הלחץ הקיבולי הרך באמצעות מד LCR תוך הקלטת נתוני הלחץ הסטנדרטיים באמצעות התקן רכישת נתונים (DAQ). חבר הן את מד ה- LCR והן את ה- DAQ למחשב שבו פועלת תוכנית רישום הנתונים LabVIEW (ראה טבלת חומרים).
      הערה: איורים של מערך הניסוי מוצגים באיור 2. קפיץ מוחל בין האינדנטר לבין חיישן לחץ המשיכה הסטנדרטי, אשר ממיר את התזוזה האנכית של שלב התנועה הליניארי ללחץ העמסה.
  2. בדיקת ביצועי החישה
    1. שלוט במנוע הצעד כדי להניע את האינדנדר לנוע מטה אנכית במרחק מתוכנת. רשום את הקיבול ואת נתוני הלחץ הסטנדרטיים על ידי הגדלת כוח ההעמסה באותו מרווח בכל מחזור טעינה רצוף עד שלחץ ההעמסה מגיע ל -40 N (~ 80 kPa).
    2. שלוט במנוע הצעד כדי להניע את האינדנדר לנוע אנכית באותו מרחק כמו בשלב האחרון. רשום את הקיבול ואת נתוני הלחץ הסטנדרטיים לאחר ייצוב הכניסה. חזור על הפעולה על ידי הפחתת כוח הטעינה באותו מרווח; בכל מחזור העמסה רצוף, לחץ ההעמסה יורד ל-0 N.
    3. שלוט במנוע הצעד כדי להניע את האינדנדר לנוע מטה אנכית במרחק מתוכנת. רשום את הקיבול ואת נתוני הלחץ הסטנדרטיים. חזור על בדיקות הטעינה והפריקה במשך 2,500 מחזורים תוך רישום הקיבול של המכשיר הנבדק (DUT) כפונקציה של קריאת הלחץ הסטנדרטית.
    4. שלוט ב- indenter ללחוץ כלפי מטה במהירות ולהישאר יציב למשך מספר שניות לפני שתחזור לטעינת 0 N. חזור על פעולה זו חמש פעמים, ורשום את הקיבול כפונקציה של זמן.

תוצאות

התצלום של התבנית הנקבובית של סוכר/אריתריטול מוצג באיור 3A. איור 3B מראה את שכבת האלקטרודות הגמישה עם תבנית ECPCs מצופה שריטות. איור 3C מראה את חיישן הלחץ הקיבולי הרך עם שכבה דיאלקטרית נקבובית שיוצרה בשיטה המוצעת. ארבע שכבות דיאלקטריות PD...

Discussion

עבודה זו מציעה שיטה פשוטה המבוססת על אידוי ממס כדי לשלוט על הנקבוביות, וסדרה של תוצאות ניסוי הוכיחו את היתכנותה. למרות שהמבנה הנקבובי נמצא בשימוש נרחב בחיישן הלחץ הקיבולי הגמיש, בקרת הנקבוביות עדיין זקוקה לאופטימיזציה נוספת. בניגוד לשיטות הקיימות לשינוי גודל החלקיקים של PFA 11,12,13,18,19 והיחס ?...

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין תחת מענק 62273304.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
3D printerZhejiang Qidi Technology Co., LtdX-MAX
3D printing metarialsZhejiang Qidi Technology Co., Ltd3D Printing Filament PLA 1.75 mm
Carbon nanotubes (CNTs)XFNANOXFM13
Data acquisition (DAQ)National InstrumentsUSB6002
Double side tapeMinnesota Mining and Manufacturing (3M)3M VHB 49101 mm thick
Electrode metal moldGuangdong Shunde Molarobot Co., LtdThis metal mold is a round metal plate with a flat bottom round groove and an embossed electrode pattern of 0.2 mm thick in the middle of the groove.
ErythritolShandong Sanyuan Biotechnology Co.,Ltd.
Isopropyl Alcohol (IPA)Sinopharm chemical reagent Co., Ltd80109218
LabVIEWNational InstrumentsLabVIEW 2019
LCR meterKeysightEA4980AL
Metal wireHangzhou Hongtong WIRE&CABLE Co., Ltd.2UEW/155
MicroscopeAosviT2-3M180
Numerical modeling softwareCOMSOLCOMSOL Multiphysics 5.6
Polydimethylsiloxane (PDMS)Dow Chemical CompanySYLGAR 184 Silicone Elastomer KitTwo parts (base and curing agent)
Sealing filmCorningPM-996parafilm
Si waferSuzhou Crystal Silicon Electronic & Technology Co.,LtdZK20220416-03Diameter (mm): 50.8 +/- 0.3
Type/Orientation: P/100
Thickness (µm): 525 +/- 25
Silver conductive paintElectron Microscopy Sciences12686-15
Stepping motorBEIJING HAI JIE JIA CHUANG Technology Co., Ltd57H B56L4-30DB
Sugar/erythritol template metal moldGuangdong Shunde Molarobot Co., LtdThis metal mold is a 5 mm thick square metal plate with a flat bottom square groove of 2.5 mm deep.
TolueneSinopharm chemical reagent Co., Ltd10022819

References

  1. Ozioko, O., et al. SensAct: The soft and squishy tactile Sensor with integrated flexible actuator. Advanced Intelligent Systems. 3 (3), 1900145 (2021).
  2. Qiu, Y., et al. A biomimetic drosera capensis with adaptive decision-predation behavior based on multifunctional sensing and fast actuating capability. Advanced Functional Materials. 32 (13), 2110296 (2021).
  3. Ntagios, M., Nassar, H., Pullanchiyodan, A., Navaraj, W. T., Dahiya, R. Robotic hands with intrinsic tactile sensing via 3D printed soft pressure sensors. Advanced Intelligent Systems. 2 (6), 1900080 (2019).
  4. Tang, Z., Jia, S., Zhou, C., Li, B. 3D Printing of highly sensitive and large-measurement-range flexible pressure sensors with a positive piezoresistive effect. ACS Applied Materials & Interfaces. 12 (25), 28669-28680 (2020).
  5. Dai, Y., Chen, J., Tian, W., Xu, L., Gao, S. A PVDF/Au/PEN multifunctional flexible human-machine interface for multidimensional sensing and energy harvesting for the internet of things. IEEE Sensors Journal. 20 (14), 7556-7568 (2020).
  6. Yang, Y., et al. Flexible piezoelectric pressure sensor based on polydopamine-modified BaTiO3/PVDF composite film for human motion monitoring. Sensors and Actuators A: Physical. 301, 111789 (2020).
  7. Gao, Y. J., et al. Wearable microfluidic diaphragm pressure sensor for health and tactile touch monitoring. Advanced Materials. 29 (39), 1701985 (2017).
  8. Meng, K., et al. Flexible weaving constructed self-powered pressure sensor enabling continuous diagnosis of cardiovascular disease and measurement of cuffless blood pressure. Advanced Functional Materials. 29 (5), 180688 (2019).
  9. Yang, J. C., et al. Microstructured porous pyramid-based ultrahigh sensitive pressure sensor insensitive to strain and temperature. ACS Applied Materials & Interfaces. 11 (21), 19472-19480 (2019).
  10. Chen, S., Zhuo, B., Guo, X. Large area one-step facile processing of microstructured elastomeric dielectric film for high sensitivity and durable sensing over wide pressure range. ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (31), 20364-20370 (2016).
  11. Ding, H., et al. Influence of the pore size on the sensitivity of flexible and wearable pressure sensors based on porous Ecoflex dielectric layers. Materials Research Express. 6 (6), 066304 (2019).
  12. Yoon, J. I., Choi, K. S., Chang, S. P. A novel means of fabricating microporous structures for the dielectric layers of capacitive pressure sensor. Microelectronic Engineering. 179, 60-66 (2017).
  13. Wang, J., Li, L., Zhang, L., Zhang, P., Pu, X. Flexible capacitive pressure sensors with micro-patterned porous dielectric layer for wearable electronics. Journal of Micromechanics and Microengineering. 32 (3), 034003 (2022).
  14. Mannsfeld, S. C. B., et al. Highly sensitive flexible pressure sensors with microstructured rubber dielectric layers. Nature Materials. 9 (10), 859-864 (2010).
  15. Wan, Y., et al. A highly sensitive flexible capacitive tactile sensor with sparse and high-aspect-ratio microstructures. Advanced Electronic Materials. 4 (4), 1700586 (2018).
  16. Kwon, D., et al. Highly sensitive, flexible, and wearable pressure sensor based on a giant piezocapacitive effect of three-dimensional microporous elastomeric dielectric layer. ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (26), 16922-16931 (2016).
  17. Li, W., et al. A porous and air gap elastomeric dielectric layer for wearable capacitive pressure sensor with high sensitivity and a wide detection range. Journal of Materials Chemistry C. 8 (33), 11468-11476 (2020).
  18. Kim, J. O., et al. Highly ordered 3D microstructure-based electronic skin capable of differentiating pressure, temperature, and proximity. ACS Applied Materials & Interfaces. 11 (1), 1503-1511 (2019).
  19. Lo, L. W., et al. A soft sponge sensor for multimodal sensing and distinguishing of pressure, strain, and temperature. ACS Applied Materials & Interfaces. 14 (7), 9570-9578 (2022).
  20. Hwang, J., Kim, Y., Yang, H., Oh, J. H. Fabrication of hierarchically porous structured PDMS composites and their application as a flexible capacitive pressure sensor. Composites Part B: Engineering. 211, 108607 (2021).
  21. Jung, Y., et al. Linearly sensitive pressure sensor based on a porous multistacked composite structure with controlled mechanical and electrical properties. ACS Applied Materials & Interfaces. 13 (24), 28975-28984 (2021).
  22. Choi, J., et al. Synergetic effect of porous elastomer and percolation of carbon nanotube filler toward high performance capacitive pressure sensors. ACS Applied Materials & Interfaces. 12 (1), 1698-1706 (2020).
  23. Choi, S. J., et al. A polydimethylsiloxane (PDMS) sponge for the selective absorption of oil from water. ACS Applied Materials & Interfaces. 3 (12), 4552-4556 (2011).
  24. Rinaldi, A., Tamburrano, A., Fortunato, M., Sarto, M. S. A flexible and highly sensitive pressure sensor based on a PDMS foam coated with graphene nanoplatelets. Sensors. 16 (12), 2148 (2016).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

193

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved