Binbin Zhai, Yuhan Yang, Junjie Wang, Xinyue Wang, Chi Zhang, Yanyan Luo, Jianfei Ma, Zhi-Hao Zhao*, Yu Fang*. Sci. China Mater. 2026, DOI: 10.1007/s40843-025-3925-5
随着人工智能、可穿戴电子和物联网的蓬勃发展，柔性压力传感器已成为不可或缺的基础组件，在电子皮肤、健康监测和医疗设备中具有广阔的应用前景。其中，电容式压力传感器（CPS）因其快速动态响应、良好的可重复性、简单的器件结构、低功耗和对温度变化不敏感等显著特性而受到广泛关注。介电层和传感器微结构的微工程是提高传统CPS性能的有效方法。然而，如何同时实现宽线性检测范围和高灵敏度，仍是该领域面临的关键挑战。
本研究提出一种新型电容式压力传感器（HI-CPS），通过结合可拉伸聚乙二醇纳米膜介电层与分级互锁微结构，实现了宽检测范围内的高灵敏度与优异线性响应。基于单层纳米膜的HI-CPS表现出超高灵敏度（9.40 kPa⁻1）和极低检测下限（0.1 Pa）。当采用双层堆叠纳米膜作为介电层时，传感器在宽工作范围（< 5 kPa）内仍保持高灵敏度（3.17 kPa⁻1）和出色线性度（R2 = 0.999），且在10,000次循环测试后性能稳定。得益于优异的综合性能，HI-CPS已成功应用于多种人体生理信号监测、手语识别及篮球投篮姿势矫正。本研究提出的纳米膜定制化与结构工程协同策略，为构建高性能压力传感与识别系统提供了新的可行路径。
图1. HI-CPS的制备、压力响应机理及其应用
图2. DT纳米膜的图像与表征
图3. HI-CPS的压力响应性能
第一作者：陕西师范大学博士后翟宾宾
通讯作者：陕西师范大学房喻院士、赵智豪博士
全文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s40843-025-3925-5
