灵敏度高、线性传感规模宽的柔性压力传感器在机器人触觉、健康监测、可穿戴设备范畴具有重要运用。构筑微结构可以进步传感器的灵敏度，但由于软资料在压力效果下的结构硬化问题使传感器的呼应逐步饱满，导致器材出现较窄的传感规模和明显的非线性呼应。

针对这一问题，来自南边科技大学的郭传飞教授团队规划了由微穹顶阵列与带有次级微柱的微穹顶（分级微穹顶）阵列而构成的一种分级互锁结构，有用提高界面结构的可压缩性，明显下降结构硬化，完成柔性压力传感器的高灵敏度（49.1 kPa^-1）、线性呼应（相关系数R²>0.995）和宽传感规模的共同（~485 kPa）。传感器的呼应/恢复时间小于5 ms，可以检测频率高达200 Hz的振荡影响，显示出杰出的动态呼应特性。将传感器用于机械手的抓取使命中，结合机器学习，协助机械手辨认被抓取物体的分量，提高机器人触觉感知才能。相关作业以“Graded Interlocks for Iontronic Pressure Sensors with High Sensitivity and High Linearity over a Broad Range”为题发表于世界期刊《ACS Nano》。

该研讨运用面投影微立体光刻技能（nanoArch S130，摩方精细）打印具有微穹顶结构以及分级微穹顶结构的树脂作为模具，进一步地，经过模板法取得具有微穹顶结构的环氧树脂/Au电极及离子膜。打印模具尺度：9 mm×9 mm×1.5 mm，单个微穹顶尺度（电极模具）：宽290 μm，高480 μm；次级微柱尺度（离子膜模具）：直径28 μm，高70 μm。每层打印精度设置为5 μm，以完成分级互锁结构的高精度、定制化打印。

这项作业为制作具有高灵敏度、高线性度和宽压力呼应规模的柔性压力传感器供给了一种战略，在未来的触觉器材中具有宽广的运用远景。

图1. 分级互锁结构的可压缩性及器材传感原理

分级互锁结构由微穹顶结构与带有次级微柱的微穹顶结构组成。微柱在分级互锁结构中具有重要效果。一方面，它进步了结构的可压缩性，削减结构硬化，使应力散布更均匀，有助于完成线性形变；另一方面，微柱结构的引进减小了电极与离子膜之间的开始触摸面积，可有用进步了器材的灵敏度（图1）。

图2. 分级互锁型柔性压力传感器的制备

该研讨运用面投影微立体光刻技能打印具有微穹顶结构以及分级微穹顶结构的树脂作为模具。进一步地，经过模板法取得具有微穹顶结构的环氧树脂/Au电极及离子膜，并与平面电极PET/Au组合、封装，取得分级互锁型器材（图2）。

图3. 分级互锁型柔性压力传感器的传感功能

分级互锁结构的规划完成了器材的高灵敏度、高线性度及宽传感规模的共同，一起提高了器材的呼应速度，完成对高频振荡影响的精准检测，出现出杰出的动态呼应特性（图3）。

图4. 分级互锁型柔性压力传感器的线性传感特性

将该传感器用于开发线性呼应的电子天平，并用于丈量几种不知道物体的分量，其输出成果与商业电子天平的称量成果简直共同，表明晰克己电子天平对质量的丈量比较精确、牢靠，并且无需额定的非线性校准，大大简化数据处理进程（图4）。

图5. 根据机器学习的抓取使命感知与分量辨认

柔性压力传感器的一个重要运用是为机器人带来触觉感知才能，使机器人可以像人类相同与外界互动。将分级互锁型传感器集成在气动抓手外表，完成机械手在抓取物体时的触觉感知；结合机器学习，协助机械手辨认物体的分量（图5）。

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