在實際應用中，非常需要具有寬壓力范圍和不飽和靈敏度的柔性壓力傳感器。然而，基于壓阻效應的壓力傳感器總是受到傳感層的可壓縮性限制，導致理論上靈敏度的下降小于100%。
基于此，2024年7月26日，西北工業大學黃維院士團隊&王學文教授課題組在國際期刊Advanced Materials發表題為《Breaking the Saturation of Sensitivity for Ultrawide Range Flexible Pressure Sensors by Soft-Strain Effect》的研究論文。
圖1?應變效應壓力傳感器的表征圖
在此，作者提出了一種利用應變效應的獨特策略，實現了更寬的壓力檢測范圍和不飽和靈敏度之間的平衡。
圖2?SE傳感器在步態過程膝關節運動中的應用
由于交錯微顆粒引起的傳感層的應變效應，傳感器在超寬壓力范圍（45Pa-4.1MPa）內具有更高的靈敏度（5.22-70MPa-1）、高壓力分辨率（5Pa）、快速響應/恢復時間（30/45ms），以及在3.5MPa的高壓負載下具有超過5000次循環的穩健響應。
這些卓越的傳感性能使傳感器能夠監測大壓力。柔性壓力傳感器陣列可以幫助醫生恢復中性機械軸、跟蹤膝關節屈曲角度并提取步態特征。
圖3?SE傳感器在TKA手術中的潛在應用
此外，柔性傳感陣列可以集成到關節運動監控系統中，以實時映射金屬隔間上的平衡內側-外側接觸力，展示了其在全膝關節置換手術中進一步開發為精確的醫療人機界面的潛力。
文獻信息：Breaking the Saturation of Sensitivity for Ultrawide Range Flexible Pressure Sensors by Soft-Strain Effect., 2024.
https://doi.org/10.1002/adma.202405405
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