图为把二氧化硅纳米粒子分散于电介质聚合物基质中，制成的电容式压力传感器，迫使人们重新考虑设备设计

电容式压力传感器是移动电子设备和其他触敏设备中的触摸屏功能应用的技术，现在这种技术正变得越来越复杂。

传统上的电容器是由夹在两个导电电极板之间的介电层形成。这些极板积聚并储存电荷，电介质是绝缘层。当一个装置的电容与两个导电板之间的距离成反比时，将压力施加到其中一个极板上（从而减小这个距离）可以产生可测量的电容变化，这是压力传感装置的基础。
 

图为用二氧化硅纳米粒子和投影仪幻灯片创建的设备透明度高达97％

为了使触摸敏感设备的应用变得灵活和透明（例如对最近流行的电子皮肤），人们迫切希望扩展触摸敏感设备的应用，这迫使人们对新材料和日益创新的设备结构进行调查。考虑到这一点，延世大学和高丽大学的研究人员开发了一种压力传感器，通过在聚合物复合介质基质中分散纳米颗粒（作为导电元件），使其透明度达到了97%。
 

图为新型电容式压力传感器的设备架构

为了制造他们的装置，他们开始用分散在整个PDMS层中的500nm二氧化硅球体作为单个颗粒和较大聚集体的混合物。该层被夹在PEDOT和PSS两层之间，并且开始作为商用投影幻灯片生产的透明且柔性的膜被用作基底。

研究人员测试了不同尺寸的颗粒，发现由于在界面处存在空气间隙，所以更大的颗粒会产生更好的结果。这个间隙会有增加器件的可压缩性的表面粗糙度，从而提高器件的电容灵敏度（正如他们发表在small杂志上定义通信说表达的那样）。令人惊讶的是，与其微米级相比，500纳米颗粒产生的灵敏度显著增加，实现1 kpa-1与0.44 kpa-1最敏感的基于微粒的装置。

这个结果归因于粒子的聚集，它在PDMS层中产生更大的“隆起”，从而形成更粗糙的界面。
 

图为粒径影响了PDMS层的表面粗糙度，这改变了器件的灵敏度

  研究人员表示，他们的方法通过实验验证了这种加工技术“在纳米尺度上有效，同时适用于宏观加工”，这对于该技术的工业应用非常重要。他们展示了一系列应用，包括将其设备附加到血管上进行实时监控的修改版本（带有塑料包装基材，以获得更大的灵活性），以及创建功能齐全的透明灵活键盘。

这种增加的透明度和灵活性可以消除人与技术之间的界限，并且有助于将这种新设备集成到广泛的应用中。

原文来自advancedsciencenews