Page 57 - 《精细化工》2023年第12期
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第 12 期 郑舒方，等: 石墨烯/聚合物泡沫压阻式应变传感器研究进展 ·2599·
图 1 压阻式应变传感器的传感机制：基于裂纹扩展机制的压阻式应变传感器（a） [22] ；基于重叠-断开机制的压阻式应
变传感器（b） [23] ；基于隧穿效应的压阻式应变传感器（c） [24]
Fig. 1 Sensing mechanism of piezoresistive-type strain sensors: Piezoresistive-type strain sensor based on crack propagation
mechanism (a) [22] ; Piezoresistive-type strain sensor based on overlapping-disconnection mechanism (b) [23] ;
Piezoresistive-type strain sensor based on tunneling effect (c) [24]
1.1 裂纹扩展机制 逆断开和重新连接使应变传感器具有高灵敏度和突
裂纹扩展机制是指应变传感器在受到外界应 出的重复性 [25] 。例如：MA 等 [18] 将导电填料 RGO
力或应变的刺激时，裂纹会在涂覆在柔性聚合物 和 MWCNT（多壁碳纳米管）涂覆在 PU 泡沫骨架
基体上的脆性导电层的集中应力区域产生和扩 表面形成了导电网络，制备了 3 种柔性压阻式传感器，
展，或者在聚合物骨架内部产生裂纹，裂纹的出 分别为 RGO@PU、MWCNT@PU 和 WMCNT/RGO@
现和扩展导致了电阻的显著增加 [22] 。在释放过程 PU。该传感器在低压缩应变下的传感机制主要为
中，导电层的裂纹可以重新连接，从而导致电阻 微裂纹和断裂骨架的可逆断开和重新连接，如图 2
的下降。这种在拉伸和释放循环过程中裂纹的可 所示。
图 2 RGO@PU 海绵（a、a′）、MWCNT@PU 海绵（b、b′）、MWCNT/RGO@PU 海绵（c、c′）的 SEM 图和相应的放
大图 [18]
Fig. 2 SEM images and corresponding magnifications of RGO@PU sponges (a, a′), MWCNT@PU sponges (b, b′) and
MWCNT/RGO@PU sponges (c, c′) [18]
