成果簡介
壓力傳感器是日常生活中的重要裝置，尤其是用于生理信号監測。然而，要實作智能壓力傳感器，還需要實作更高的靈敏度、大線性範圍、原位信号處理和自動分析等特性。本文，中南大學周建華、清華大學任天令等研究人員在《J. Mater. Chem. A》期刊發表名為“Intelligent Nanomesh-Reinforced Graphene Pressure Sensor with Ultra Large Linear Range”的論文，研究受鋼筋混凝土結構的啟發，設計并實作了納米網增強石墨烯壓力傳感器（NRGPS），不僅具有出色的機械性能，而且具有透濕性。與負阻壓力傳感器不同的是，NRGPS的電阻在較大的壓力下會增加，進而大大增加了測量範圍。
NRGPS采用納米網格骨架，具有超大線性（1 MPa）、高靈敏度（4.19 kPa-1）、優異的穩定性（超過10000次循環）。為了解釋NRGPS的傳感機制，從納米網增強石墨烯的微觀結構提出了一個有限元模型。NRGPS具有線性度大、靈敏度高等優點，可以模拟機械MOSFET，實作脈沖信号原位放大。最後，通過将NRGPS與卷積神經網絡相結合，實作了一種智能觸覺傳感器。凸盲文數字可通過智能觸覺傳感器識别，準确率達88%。這項工作在智能診斷和觸覺重建領域具有潛力。
圖文導讀
圖1。納米網增強石墨烯的設計、制備和特性。
圖2。納米網增強石墨烯的表征
圖3。納米網增強石墨烯的水蒸氣滲透性、穩定性和皮膚相容性。
圖4。NRGPS的機電性能。
圖5。NRGPSs的傳感機理與仿真。
圖6。MOSFET模仿NRGPS來檢測脈沖
圖7。NRGPS作為智能觸覺傳感器，用于識别凸盲文數字
表1。比較NRGPS和最近釋出的柔性壓力傳感器的靈敏度和線性壓力範圍
小結
智能NRGPS可以對脈搏信号進行就地放大，輔助中醫脈診。結合CNN算法，智能NRGPS還可以用作觸覺傳感器來識别盲文數字。這項工作在智能診斷領域、人機互動以及幫助殘障人士重建觸覺方面具有巨大潛力。
文獻：
DOI: 10.1039/D1TA09813F