高灵敏度和宽检测范围对于柔性压力传感器在电子皮肤和可穿戴电子设备等领域的进一步应用至关重要。但是在压力传感器领域中，如何在宽的检测范围（>100 kPa）内达到高灵敏度（>10 kPa^-1）一直是研究者面临的一项重大难题。到目前为止，还原氧化石墨烯（rGO）由于其高导电性和强机械强度而被广泛应用为压力传感器的导电材料，但是很少有研究关注rGO的形态对于控制和优化压力传感器的性能具有重要影响。

柔性压力传感器工作机理及rGO沉积对传感界面微观形态影响示意图

近日，西安交大高端制造装备协同创新中心蒋庄德院士科研团队制备了一种基于多级微锥结构的柔性压力传感器，该工作通过rGO沉积成功地在传感界面的微锥上形成多极凸起，以优化传感器的传感微观形态。研究工作发现，在少量rGO分子在PDMS微锥基底上的沉积过程中，rGO分散在PDMS锥体表面，微锥表面会在重力作用下被rGO分子侵蚀，形成凸起。而当rGO的量比较大时，产生剥蚀的区域会被rGO覆盖，因此凸起的区域会被重新掩埋。通过微调rGO的沉积量设计传感器的传感界面微观形态，最终得到的传感器同时实现了133.003 kPa^-1（＜40 kPa）的超高灵敏度和0-300 kPa（＞10 kPa^-1）的超宽检测范围，其性能在柔性压力传感器领域处于领先地位。此外，该传感器具有高耐久性、稳定性并且无频率依赖性，响应时间小于27ms。该传感器可实现感知手指关节弯曲和声带振动、监测足底压力和脉搏信号等多重功能，这对于医疗监测以及患者康复和诊断等领域具有重要价值。该工作为提高柔性压力传感器的性能提供了新颖而简单的优化策略，也将对柔性压力传感器在电子皮肤和人机交互等领域的普遍应用具有指导意义。

该工作以Superior Performances Via Designed Multiple Embossments Within Interfaces For Flexible Pressure Sensors为题发表在国际期刊Chemical Engineering Journal上。论文第一作者为机械工程学院研究生张雨菁与电信学部博士生王钰恒，通讯作者为高端制造装备协同创新中心王琛英副教授和赵一凡副教授。