Onderzoekers hebben een flexibele druksensor ontworpen die naar verwachting een veel bredere toepasbaarheid zal hebben. Een KAIST-onderzoeksteam vervaardigde een piëzoresistieve druksensor met hoge uniformiteit en lage hysterese door een geleidend polymeer chemisch te enten op een poreus elastomeersjabloon.

Het team ontdekte dat de uniformiteit van poriegrootte en vorm direct gerelateerd is aan de uniformiteit van de sensor. Het team merkte op dat door de poriegrootte en vormvariabiliteit te vergroten, de variabiliteit van de sensorkarakteristieken neemt ook toe.

Onderzoekers onder leiding van professor Steve Park van de afdeling Materials Science and Engineering bevestigden dat in vergelijking met andere sensoren die zijn samengesteld uit willekeurig gevormde en gevormde poriën, die een variatiecoëfficiënt in relatieve weerstandsverandering van 69,65 procent had, hun nieuw ontwikkelde sensor vertoonde een veel hogere uniformiteit met een variatiecoëfficiënt van 2,43 procent. Deze studie werd gerapporteerd in Klein als het omslagartikel op 16 augustus.

Flexibele druksensoren zijn actief onderzocht en op grote schaal toegepast in elektronische apparatuur zoals aanraakschermen, robotten, draagbare gezondheidszorgapparaten, elektronische huid, en mens-machine-interfaces. Vooral, piëzoresistieve druksensoren op basis van elastomeer-geleidende materiaalcomposieten hebben een aanzienlijk potentieel vanwege hun vele voordelen, waaronder een eenvoudig en goedkoop fabricageproces.

Er zijn verschillende onderzoeksresultaten gerapporteerd voor manieren om de prestaties van piëzoresistieve druksensoren te verbeteren, waarvan de meeste gericht waren op het verhogen van de gevoeligheid. Ondanks de betekenis ervan, het maximaliseren van de gevoeligheid van op composiet gebaseerde piëzoresistieve druksensoren is voor veel toepassingen niet nodig. Anderzijds, sensor-naar-sensor uniformiteit en hysterese zijn twee eigenschappen die van cruciaal belang zijn om elke toepassing te realiseren.

Het belang van sensor-naar-sensor uniformiteit is duidelijk. Als de onder dezelfde omstandigheden vervaardigde sensoren verschillende eigenschappen hebben, de meetbetrouwbaarheid is aangetast, en daarom kan de sensor niet in een praktische omgeving worden gebruikt.

In aanvulling, lage hysterese is ook essentieel voor een betere meetbetrouwbaarheid. Hysterese is een fenomeen waarbij de elektrische meetwaarden verschillen afhankelijk van hoe snel of langzaam de sensor wordt ingedrukt, of er druk wordt losgelaten of uitgeoefend, en hoe lang en in welke mate de sensor is ingedrukt. Wanneer een sensor een hoge hysterese heeft, de elektrische metingen zullen zelfs onder dezelfde druk verschillen, waardoor de metingen onbetrouwbaar zijn.

Onderzoekers zeiden dat ze een verwaarloosbare hysterese-graad waarnamen die slechts 2 procent was. Dit werd toegeschreven aan de sterke chemische binding tussen het geleidende polymeer en de elastomeersjabloon, die hun relatieve glijden en verplaatsing voorkomt, en de porositeit van het elastomeer dat het elastische gedrag verbetert.

"Deze technologie geeft inzicht in hoe de twee kritieke problemen in druksensoren kunnen worden aangepakt:uniformiteit en hysterese. We verwachten dat onze technologie in de nabije toekomst een belangrijke rol zal spelen bij het vergroten van praktische toepassingen en de commercialisering van druksensoren, ' zei professor Park.