聚偏氟乙烯柔性压电式传感器的研制与应用研究

摘要

针对柔性传感器灵敏度低、制备工艺复杂、难以精准检测动态生理信号的问题，采用纳米纤维素（CNF）与氧化锌（ZnO）协同改性策略，通过超声波辅助分散-磁力搅拌耦合工艺优化纳米填料分布，结合溶剂蒸发法制备了厚度为0.1 mm的聚偏氟乙烯（PVDF）基复合压电薄膜，并开发聚酰亚胺（PI）胶带柔性封装工艺，构建可穿戴传感器件。实验表明，该传感器在0～700 Pa压力范围内呈线性响应，拟合优度R²达到0.983。电压灵敏度达1.167 6 V/kPa,相较于PVDF柔性传感器提高了30.6%。响应、恢复时间分别为13、204 ms,且成功实现了人体手腕与手肘运动、颈动脉搏动及鼻息振动等多频生理信号的高保真捕获。研究证实CNF/ZnO协同增强机制可显著提升PVDF压电性能，为可穿戴生理信号监测提供了新材料解决方案。

关键词

聚偏氟乙烯 / 纳米纤维素 / 氧化锌 / 柔性压力传感器 / 生理信号监测

基金资助

山东省自然科学基金资助项目(ZR2023ME109); 济南市“新高校20条”科研带头人工作室资助项目(202228116)