中國報告大廳網訊，隨著科技的不斷進步，2025年電容行業呈現出快速發展的態勢。這一增長主要得益於電容在消費電子、工業自動化、醫療設備等領域的廣泛應用。特別是在柔性傳感器領域，電容式傳感器因其結構簡單、穩定性強、能耗低等優點，成為當前研究的熱點之一。本文將探討離子液體修飾三維纖維網電容式壓力傳感器的製備及性能，分析其在智能穿戴和健康監測領域的應用潛力。

  一、電容式壓力傳感器的製備背景

  《2025-2030年中國電容行業市場深度研究及發展前景投資可行性分析報告》指出，柔性電容式壓力傳感器在智能穿戴、健康監測和人機互動等領域具有重要的應用價值。然而，其性能仍受限於界面電學特性和結構設計。為了克服這些限制，研究者們致力於開發新型材料和結構設計，以提高傳感器的靈敏度、響應速度和穩定性。本文通過針刺-熱熔工藝構建三維纖維網介電層基材，並利用低溫等離子體對其進行表面改性，進一步在其表面修飾離子液體，設計了一種基於離子液體修飾的三維纖維網電容式壓力傳感器。

  二、電容式壓力傳感器的製備方法

  (一)三維纖維網的製備

  三維纖維網的製備基於針刺-熱熔工藝。將ES纖維與PET纖維按5:95的比例混合，經過針刺處理和熱熔定型工藝，最終獲得具有三維立體結構的非織造纖維網材料。這種材料具有良好的柔韌性和彈性，為後續的傳感器製備提供了基礎。

  (二)離子液體修飾介電層的製備

  將三維纖維網置於5% NaOH溶液中進行鹼處理，隨後進行低溫等離子體處理，以增強纖維表面的活性。處理後的纖維網浸漬於離子液體中，控制離子液體的質量分數為25%，最終得到修飾後的介電層。這一過程顯著提升了介電層對離子液體的吸附能力，從而增強了傳感器的電容響應性能。

  (三)電容式傳感器的組裝

  將製備好的介電層與銅箔電極裁剪成1.5 cm×1.5 cm的尺寸，並按照特定方式組裝，最後用醫用膠帶固定，製得離子液體修飾的電容式壓力傳感器。通過對比不同處理方式的樣品，評估了離子液體和等離子體處理對傳感器性能的影響。

  三、電容式壓力傳感器的性能評估

  (一)微觀結構與元素分布

  通過掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜分析(EDS)，觀察到離子液體修飾後的纖維網表面更加緻密，且均勻分布有大量F、S、C元素，證實了離子液體的成功負載。這一結構為後續的電雙層效應提供了保障。

  (二)電容響應特性

  實驗結果表明，該傳感器具有高靈敏度1.83 kPa⁻¹，相比未經等離子體處理的傳感器高出5.4倍，比未修飾離子液體的傳感器高出20.3倍。同時，傳感器具有快速的響應/恢復速度(分別為170 ms和110 ms)，寬檢測範圍(0-255.92 kPa)，以及優異的循環穩定性。在實際應用中，該傳感器能夠有效檢測人體吞咽、按壓、抓握等細微動作信號，展現出在健康監測、人機互動等領域的廣闊應用前景。

  (三)動態響應與穩定性

  傳感器在5 kPa壓力下的電容響應測試表明，其能夠對外界壓力變化做出清晰、穩定的響應。在15 kPa壓力下，傳感器的響應時間為170 ms，恢復時間為110 ms，表現出快速的動態響應能力。此外，在25 kPa恆定壓力下進行2000次循環耐久性測試後，傳感器的電容響應仍保持高度穩定，未出現明顯的性能衰減或信號漂移。

  四、電容式壓力傳感器的應用前景

  (一)人體活動監測

  將傳感器固定於手指、手腕、喉部等人體不同部位，監測並分析其在各種動作狀態下的電容響應特性。結果表明，傳感器能夠準確反映人體的細微動作，如吞咽、鼓氣、手肘彎曲和握拳等，展現出良好的穩定性和高靈敏度。

  (二)摩斯密碼信號傳輸

  電容行業現狀分析指出，通過手指的短時點擊與長時間按壓，傳感器能夠產生不同幅值和持續時間的電容響應，從而實現摩斯密碼信號的輸入與傳輸。實驗結果表明，傳感器能夠精準輸出對應的摩斯密碼編碼，展現出在信息傳輸應用中的高準確性和優異的響應性能。

  五、總結

  本文成功製備了一種基於離子液體修飾三維纖維網的電容式壓力傳感器。該傳感器具有寬檢測範圍(0-255.92 kPa)和高靈敏度(1.83 kPa⁻¹)，同時展現出快速的動態響應特性和優異的循環穩定性。在人體活動監測和摩斯密碼信號傳輸等實際應用中，傳感器表現出良好的穩定性和高靈敏度，展現出在健康監測、人機互動等智能感知領域的廣闊應用潛力。隨著技術的不斷進步，離子液體修飾的電容式壓力傳感器有望在更多領域得到廣泛應用，為智能穿戴和健康監測技術的發展提供有力支持。