比如，导线之间的互容就可能达到 pF 水平，这些传感信号之外的电容波动，很可能直接淹没正常的信号。

　　对于电容式传感器而言，在面积和材料保持一定的情况下，电容值的大小由介电层的厚度所决定，越薄的介电层意味着更高的电容值。

　　但是，介电层减薄到纳米尺度后，电子会以隧穿的方式穿过介电层，导致不能存储电荷，即导致电容型器件的失效。

　　这也是为何电容式柔性压力传感器中的介电层厚度一直停留在微米尺度、信号停留在 pF 水平的原因。

　　在近期一项工作中，复旦大学李卓教授和团队以铝表面自发形成的纳米氧化层，作为超薄且可自修复的介电层，同时利用半导体和金属接触的肖特基效应，来对纳米介电层上的隧穿电流加以阻断，将传感器的信号水平提高到 nF 级别。

　　当然，目前离电体系也可以实现 nF 信号级别的压力传感，但是它可能面临频率敏感和离子泄露的问题。

　　在 20-100kHz 频率范围内，电容率的波动低于 8.1%，在水中浸泡一天也不会发生损伤，是对离电体系的短板的一种补充。

　　比如生物力学信号的采集、疾病的预防及诊断、以及从可穿戴设备佩戴舒适性的反馈、到更多样化的人机交互方式等。

　　而本次传感器除了抗干扰能力的提升之外，还具有良好的环境、机械稳定性，可以在目标表面原位组装。

　　论文中，该团队也展示了本次传感器在残肢-假肢接触压力分布的监测和腕部生物力学信号监测中的应用。

　　有一次，在测试炭黑/硅胶复合材料电流特性的时候，做实验的同学，把没有打磨铜电极直接拿来使用，结果测到了高于正常范围的电阻，重复几次实验都是如此。

　　两个铜片接触时是正常导通的，用四探针法测得的炭黑/硅胶复合材料的电阻率也没有问题。但是，通过电阻率计算的电阻值和实测的电阻值对不上。

　　因此，他们考虑是炭黑和铜接触的肖特基效应，阻断了穿过氧化铜的隧穿电流。后来，实验验证结果显示确实如此。

　　既然隧穿电流被阻断，那么这个接触面应该具有电容特性。于是，李卓让学生做了进一步的测试，结果证明确实如此，并且电容率非常高。

　　随后，李卓觉察到这种高的电容界面，能够用于电容式压力传感器的性能改进之中，并让学生把铜换成铝，因为铝表面的氧化层更稳定，铝箔的柔性也更好。

　　李卓表示：“柔性电子器件是一个需要多学科交叉的研究领域，优秀成果的产出往往需要各个学科知识的碰撞。”

　　负责这个课题的学生是纺织学科背景的，这种背景对于柔性器件的研发十分有帮助。但是，跨学科的研究也需要付出一些额外努力。

　　“科研中难免遇到很多难题，除了专业上的指导，学生在信心产生动摇的时候，作为导师要对学生进行正确的引导和鼓励。”李卓说道。

　　审稿人评价称，目前电容式柔性压力传感器的研究大多数集中在介电材料的选择和微结构的设计上，很少有人从电极材料的角度，进行器件性能上的优化。

　　另据悉，本次研究中这种基于肖特基效应的电容界面面积电容率（UAC，Unit-Area Capacitance）为 50nFcm-2，相比传统的绝缘介电层提高了两个数量级。

　　要知道，离电体系在低频下 UAC 可以达到几百甚至上千 nFcm-2。由于离电体系的 UAC 对频率高度敏感，随着频率的增加，UAC 下降明显，在大于 1kHz 时离电体系和这种肖特基界面的 UAC 逐步接近。

　　但在这项工作中，炭黑表面的硅胶还是对 UAC 造成了比较明显的影响，因此 UAC 还有很大的提高空间。

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