仿蜘蛛网液态金属叉指电极用于静电吸附和电容传感

以下文章来源于液态金属FM ，作者ChenYi

兼具传感和表面粘附的柔性电子器件在软体机器人领域具有重要的应用价值。在自然界中，蜘蛛网依靠自身的组成和结构实现了传感和粘附功能的高度集成。近日，韩国全北国立大学Sungjune Park团利受蜘蛛网结构启发，利用软光刻和真空填充构筑了集静电吸附和电容传感于一体的液态金属蛛网状叉指电极。在kV级别的电压下，电极产生的面外电场能够极化附近的物体从而实现静电吸附。作者探究了电压、电极几何形状（宽度和间距）以及介电层厚度对静电吸附力的影响。此外，该电极可实现物体接触状态识别以及压力大小感知，当手指靠近电极时会干扰其边缘电场导致电容减小，而挤压电极引起变形时则会导致电容增大。相关工作以“Stretchable and soft electroadhesion and capacitive sensors enabled by spider web-inspired interdigitated liquid metal subsurface microwires”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上。

图1. 液态金属蜘蛛网的制备示意图。（a）利用光刻处理的硅晶圆作为模板，制备PDMS微通道，然后利用真空辅助填充液态金属；不同几何尺寸电极的掩膜（b）和实物图（c）。

图2. 静电吸附测试。（a，b）不同几何尺寸线路吸附不同质量纸张所需要的最小电压；（c）剪切静电吸附力测试实验示意图；不同电压下介电层厚度（d）和线路几何尺寸（e）对静电吸附力的影响。

图3. 通过对电极几何尺寸的设计，使得不同区域的电粘附强度不同，从而实现对棉布块的选择性操作。

图4. 电容式传感原理。（a，b，d）手指作为零电势电极，靠近以及刚接触器件时导致电容值的下降；（f）金属棒接近引起的电容变化；（c，e）当施加压力时，由于电极的变形导致电容的增大；（g，h）对器件施加压力，当电容达到预设值时LED点亮。

图5. 压力电容传感。（a）静态和（b）超低动态压力（水滴）的单通道识别；（c，d）多通道识别空间压力分布。

文章信息：

Kim S, et al. Stretchable and Soft Electroadhesion and Capacitive Sensors Enabled by Spider Web-Inspired Interdigitated Liquid Metal Subsurface Microwires[J]. Chemical Engineering Journal, 2022: 141018.

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141018

转自：“i学术i科研”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！