DOI: 10.1002/smtd.202000842

活性材料及其相邻金属电极之间的界面接触控制着主流高灵敏度压阻式压力传感器的传感响应。然而，可精确构建活性材料的表面结构和力学性能的策略相当有限，因此这种界面性能通常难以控制和保持。在此，研究者提出了一种自上向下的制备方法，以在压阻层与其接触电极之间的界面处创建网格状的聚氨酯纤维基间隔层。采用可编程近场静电纺丝工艺可以方便地实现间隔层周期和厚度的调节，并系统研究了间隔层结构对传感性能的影响。具有优化间隔层的传感器在保持高灵敏度（1.91kPa-1）的同时显示出更宽的传感范围（230kPa）。此外，在74000次循环试验中，传感器的输出电流波动从14.28％（无间隔层）大幅度降低至3.63％（有间隔层），这表明其长期可靠性大大提高。基于近场静电纺丝的策略能够在不改变活性材料的情况下调整传感器的响应，从而提供了一种通用且可扩展的途径来设计接触主导型传感器的性能。

图1.有限元分析。a）具有三层W模型的几何形状，包括活性材料（红色），间隔层（紫色）和电极（灰色）。虚线框内是每一层的45°向上视图。b）当负载应变为28.4％时，WO模型（顶部）和W模型（底部）横截面上的元素应变分布。横截面的位置在（a）中用虚线表示。为了清楚地呈现结果，此处仅显示了两个模型中活性物质的元素应变分布图，隐藏了其他组件的应变，显示为灰色（在横截面处）或浅灰色（在横截面后）。

图2.a）包括顶部PEN膜，活性材料，间隔层，底部PI层的层压传感器结构示意图。间隔层的制备过程显示在顶部的虚线框中：采用近场静电纺丝，并且收集板的编程移动路径首先沿着黑线，然后沿着蓝线，如插图所示。活性材料的制备过程显示在底部的虚线框中。b）间隔层的SEM图像。c）（b）中堆叠PU纤维的SEM图像。d）活性材料表面的SEM图像。

图3.a-d）具有3、6、10和15层的PU网络的高度剖面。e）从左到右为无间隔物以及具有3、6、10和15层间隔物的传感器的传递曲线。线性拟合线在相应的图中显示为橙色。（e）中传感器的f）灵敏度和g）线性范围的比较。

图4.a-d）负载在周期距离分别为0.1、0.2、0.3和0.4mm的叉指电极上的PU网格的光学显微镜图像。e）无间隔物和带有间隔物的传感器的传递曲线。（e）中传感器的f）灵敏度和g）线性范围的总结。在此，无限距离意味着在传感器装置中没有增加间隔层。

图5.a）实验期间沿时间轴的泵压记录。b）在如图（a）所示的不同泵压下，手部假体和食指弯曲状态的图像。c）与（b）中的弯曲条件相对应的松开、紧握和拿起瓶子的图像。d）在（c）的连续过程中，记录附着在假体食指上的压力传感器的电流信号。