Page 100 - 《精细化工》2020年第8期

·1598· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

化量与压强之间的关系。当压力传感器承受的压强 下，传感器自身的颜色为红色，最大反射光波长为
从 0 逐渐增加到 60.9 kPa 时，其电容变化量 44%。 634 nm，当施加在传感器单位面积上的压强分别达
从测试结果可以明显观察到，整个传感过程分为 3 个 到 4.8、14.1、29.6、47.7 及 60.9 kPa 时，其自身颜
部分，当施加的压强超过 46.0 kPa 时，传感器的压 色和对应的最大反射光波长分别为黄色（576 nm）、
–1
力灵敏度达到最大，为 0.0152 kPa （压力灵敏度 S 绿色（544 nm）、青蓝色（491 nm）、蓝色（460 nm）
的定义为图中曲线的斜率）。传感器在不同压缩应 以及紫色（431 nm）。为了进一步探究该传感器的压
变下分别对应着不同的颜色变化，在压缩过程中 力传感性能，测量了传感器在不同压缩程度下的电
（0~60.9 kPa），压力导致传感器厚度发生改变，使 容变化量。以传感器颜色明显变化时所对应的压强
结构色水凝胶中 PDGI 层之间的距离变小，结构色 为例，图 3c 是不同压缩程度对应的不同电容变化
水凝胶最大反射波长在全可见光范围发生蓝移，使 量，当施加在传感器单位面积上的压强分别为：4.8、
得人眼可以清楚地观察到其颜色从红色变化到蓝 14.1、29.6、47.7 及 60.9 kPa 时，其所对应的电容变
色。如图 3a 中压缩照片和图 3b 所示，在初始状态 化量分别为 3%、11%、24%、39%及 44%。

图 3 传感器的电容-压力曲线（a）；传感器压缩过程中结构色光谱变化图（b）；传感器电容循环压缩变化曲线（c）；
传感器压缩过程中电容与最大反射波长变化曲线图（d）；传感器 100 次循环压缩稳定性测试（e）；传感器循环
压缩过程中的电容-压力曲线（f）
Fig. 3 Capacitance-pressure curve of sensor (a); spectrum change of structural color during the compressing of the sensor (b);
capacitance-compress curve during repetitive variations (c); capacitance-maximum reflection wavelength curve in the
compress (d); stable of the sensor during more than 100 compress cycles (e); capacitance-pressure of sensor in the
cyclic compression (f)