摘要: 多模态传感器能够在同一器件中，针对不同的环境刺激实现不同的传感功能，是新兴的多功能电子器件，在可穿戴设备、人机交互、物联网等领域具有广泛的应用，引起了人们的关注。以电容式传感器为例，其结构往往由形态各异的传感介电层以及上下电极构成... 展开 多模态传感器能够在同一器件中，针对不同的环境刺激实现不同的传感功能，是新兴的多功能电子器件，在可穿戴设备、人机交互、物联网等领域具有广泛的应用，引起了人们的关注。以电容式传感器为例，其结构往往由形态各异的传感介电层以及上下电极构成，通过检测电容的变化感知外界刺激。目前，传统聚合物弹性体如聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚氨酯（PU）、聚丙烯酸酯（VHB）往往是介电层的首选，但是由于聚合物弹性体材料的电容较小，在进行高灵敏的压力传感时，其传感信号不可避免的会受到边缘电场耦合作用的干扰，影响器件压力传感的灵敏度。因此本实验中我们设计了一种利用温度刺激响应性水凝胶（PC-gel）作为介电层的多模态电容传感器。通过调控温度，改变水凝胶网络中的离子浓度，实现不同的传感机制，使器件能够在压力传感与非接触传感之间转换。 在第2章中，选择常见的丙烯酰胺（AAm）作为单体，相变材料六水合氯化钙作为溶剂，通过一锅法制备出温度刺激响应性水凝胶（PC-gel），通过调控温度，六水合氯化钙能够在离子状态与无离子状态之间切换。我们采用XRD、SEM等手段对水凝胶的微观结构和性能进行表征，证明六水合氯化钙在水凝胶网络中发生了相转变。对PC-gel温度刺激前后两种状态的力学性能以及电学性能进行测试，发现两种状态水凝胶力学性能以及电学性能具有较大差异。并且PC-gel离子状态水凝胶由于具有较小的阻抗以及模量，可以用于检测一些微小的信号。 在第3章中，将制备的PC-gel作为介电层，柔性导电薄膜作为上下电极制备成“三明治”结构的多模态电容式传感器。基于温度刺激前后PC-gel电容以及阻抗数值的较大差异，依据不同的传感原理，在同一个器件中实现压力传感和非接触传感之间切换。并且由于不同传感方式之间互不影响，避免了传统多模态传感器压力传感时受到边缘电场耦合作用的干扰，进一步提高了压力传感的灵敏度。除此之外，为了扩宽传感器件的使用范围，将单器件进行排列组合制备出传感器阵列，用来进行压力空间位置识别以及对靠近中手指的空间位置进行识别。并且当手指从器件阵列上方划过时，可以根据电容变化识别手指的移动方向，为多模态传感器的发展提供了崭新的思路。 收起