Nature Communications|马兰戈尼效应构建空心金字塔微阵列制备高灵敏度柔性电容式压力传感器（健康监测/柔性压力传感/柔性电子/人机交互）

一、 摘要

        通过三维微结构对介电层进行微工程设计已被证明能有效提高柔性压力传感器的灵敏度。然而，常用固体微结构的几何设计在宽压力范围内灵敏度有限，这是由于其固有的结构可压缩性。在这里，作者提出了一种由马兰戈尼效应驱动的确定性形成方法，用于制造中空微结构，允许更大的变形同时在压缩过程中减缓结构硬化。流体对流沉积使溶质粒子在模板微结构中重新组装，控制内部空腔的空隙率超过90%。中空微金字塔传感器在宽压力范围内比采用实体微金字塔的压力传感器灵敏度提高了10倍，并且具有0.21 Pa的超低检测限。凭借其便利性、可扩展性和大面积兼容性的优点，这种中空微结构的方法可以扩展到其他类型的传感器以实现更优性能，并在机器人触觉和皮肤装置中具有巨大的潜力。

二、背景介绍

        三维（3D）微结构因其在柔软性、轻质化、对3D表面的贴合性和可压缩性方面的显著优势，已经在生物医学监测、人机接口、机器人触觉和微型飞行器等领域引起了广泛关注。柔性电容式压力传感器（CPSs），由两片平行板组成，中间夹着一层软介电薄膜，具有设备构造简单、高灵敏度和快速响应速度等众多吸引人的优点。结构化介电层的三维机械设计在决定传感器性能方面起着至关重要的作用，如灵敏度（这是压力传感器的关键特性，因为它决定了感知微小压力和获取更多细节的