journal article·2023-06-27

Design of Elastomer-Based Piezoresistive Sensors: Materials, Structural Aspects, and Prospects

Youngwoo Kwak, Minkyu Choi, Changwoo Nam

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Abstract

Elastomer-based piezoresistive sensors are an impactful and promising means of monitoring biological motion, tracking biosignals, and measuring the mechanical collision of physical stimuli in robots or machines. Piezoresistive behavior is generally realized when conductivity is imparted to elastomers, which results in resistivity changes by an external force that induces elastic deformations. Piezoresistive behavior of an elastomer can be achieved by mixing or coating the elastomer with a conductive material, thereby forming a composite structure. In this review, the conductive and elastic components that may determine the performance of a sensor are introduced. Conductive materials are classified into metal fillers, carbon allotropes, and hybrid materials, while elastic structures are classified into nonperiodic/periodic, hierarchical, and textile-based formations. Then, this comprehensive review focuses on textile-based structures for flexible applications, emerging challenges, potential strategies, and finally, the proposed hybrid mechanisms.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advanced Sensor and Energy Harvesting Materials · Conducting polymers and applications · Tactile and Sensory Interactions

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Organic Materials and Fiber Engineering, Jeonbuk National University, 567 Baekje-daero, Deogjin-dong, Doekgin-gu, Jeonju-si, Jeollabuk-do 54896, Korea

Metrology and Sensing Group, Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd, 150, Maeyeong-ro, Yeongtong-gu, Suwon-si, Gyeonggi-do 16674, Korea

Funding

National Research Foundation of Korea · Korea Institute of Marine Science and Technology promotion · Ministry of SMEs and Startups

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1021/acsnano.0c0329410.1021/acsnano.0c03294 ↗
2. 10.1002/adma.20210775810.1002/adma.202107758 ↗
3. 10.1016/j.nanoen.2020.10561410.1016/j.nanoen.2020.105614 ↗
4. 10.1126/science.aag287910.1126/science.aag2879 ↗
5. 10.1007/s40820-021-00592-910.1007/s40820-021-00592-9 ↗
6. 10.1016/j.nanoen.2022.10696710.1016/j.nanoen.2022.106967 ↗
7. 10.1002/adma.20180338810.1002/adma.201803388 ↗
8. 10.1126/sciadv.abm669310.1126/sciadv.abm6693 ↗
9. 10.1016/j.cej.2021.13375110.1016/j.cej.2021.133751 ↗
10. 10.1002/anie.20180465610.1002/anie.201804656 ↗
11. 10.1002/anie.20170614710.1002/anie.201706147 ↗
12. 10.1126/scirobotics.abc813410.1126/scirobotics.abc8134 ↗
13. 10.1126/scirobotics.aau691410.1126/scirobotics.aau6914 ↗
14. 10.1021/acsnano.8b0348810.1021/acsnano.8b03488 ↗
15. 10.1002/adma.20160615110.1002/adma.201606151 ↗
16. 10.1126/science.abc973510.1126/science.abc9735 ↗
17. 10.1126/science.abh435710.1126/science.abh4357 ↗
18. 10.1038/ncomms1499710.1038/ncomms14997 ↗
19. 10.1038/s41467-019-14054-910.1038/s41467-019-14054-9 ↗
20. 10.1007/s40820-020-00498-y10.1007/s40820-020-00498-y ↗
21. 10.1038/s41467-020-16642-610.1038/s41467-020-16642-6 ↗
22. 10.1002/adma.20190378910.1002/adma.201903789 ↗
23. 10.1038/s41467-020-17301-610.1038/s41467-020-17301-6 ↗
24. 10.1021/acsnano.9b0895210.1021/acsnano.9b08952 ↗
25. 10.1016/j.compositesb.2021.10866510.1016/j.compositesb.2021.108665 ↗
26. 10.1021/acsami.9b0763610.1021/acsami.9b07636 ↗
27. 10.1038/s41928-018-0071-710.1038/s41928-018-0071-7 ↗
28. 10.1021/acsami.0c2017310.1021/acsami.0c20173 ↗
29. 10.1002/adma.20220365010.1002/adma.202203650 ↗
30. 10.1007/s40820-019-0323-810.1007/s40820-019-0323-8 ↗
31. 10.1016/j.pmatsci.2019.10061710.1016/j.pmatsci.2019.100617 ↗
32. 10.1016/j.compscitech.2019.10793810.1016/j.compscitech.2019.107938 ↗
33. 10.1002/smll.20190475810.1002/smll.201904758 ↗
34. 10.1002/admt.20200067710.1002/admt.202000677 ↗
35. 10.1016/j.compscitech.2020.10843710.1016/j.compscitech.2020.108437 ↗
36. 10.1002/smll.20180081910.1002/smll.201800819 ↗
37. 10.1039/C7LC00914C10.1039/C7LC00914C ↗
38. 10.1016/j.sna.2020.11242510.1016/j.sna.2020.112425 ↗
39. 10.1002/adfm.20190960410.1002/adfm.201909604 ↗
40. 10.1016/j.compositesb.2021.10860710.1016/j.compositesb.2021.108607 ↗
41. 10.1021/acssensors.0c0212210.1021/acssensors.0c02122 ↗
42. 10.1002/adma.20210332010.1002/adma.202103320 ↗
43. 10.1021/acsami.9b0204910.1021/acsami.9b02049 ↗
44. 10.1021/acsami.9b0251810.1021/acsami.9b02518 ↗
45. 10.1002/smll.20210331210.1002/smll.202103312 ↗
46. 10.1126/science.aba513210.1126/science.aba5132 ↗
47. 10.1002/adfm.20190453210.1002/adfm.201904532 ↗
48. 10.1021/acsnano.0c0784710.1021/acsnano.0c07847 ↗
49. 10.1021/acsami.2c0180610.1021/acsami.2c01806 ↗
50. 10.1016/j.cej.2021.12947810.1016/j.cej.2021.129478 ↗
51. 10.1039/C9MH01688K10.1039/C9MH01688K ↗
52. 10.1021/acsami.7b0039810.1021/acsami.7b00398 ↗
53. 10.1016/j.sna.2020.11221810.1016/j.sna.2020.112218 ↗
54. 10.1021/acsami.8b1451410.1021/acsami.8b14514 ↗
55. 10.1016/j.nanoen.2019.03.01310.1016/j.nanoen.2019.03.013 ↗
56. 10.1016/j.nanoen.2018.12.07610.1016/j.nanoen.2018.12.076 ↗
57. 10.1021/acsnano.1c1067810.1021/acsnano.1c10678 ↗
58. 10.1016/j.nanoen.2021.10655210.1016/j.nanoen.2021.106552 ↗
59. 10.1002/smll.20220095210.1002/smll.202200952 ↗
60. 10.1002/adma.20200609310.1002/adma.202006093 ↗
61. 10.1016/j.nanoen.2022.10720510.1016/j.nanoen.2022.107205 ↗
62. 10.1038/ncomms1110810.1038/ncomms11108 ↗
63. 10.1021/acsami.0c1620710.1021/acsami.0c16207 ↗
64. 10.1016/j.cej.2021.13034510.1016/j.cej.2021.130345 ↗
65. 10.1016/j.nanoen.2022.10721610.1016/j.nanoen.2022.107216 ↗
66. 10.1016/j.compositesa.2020.10576310.1016/j.compositesa.2020.105763 ↗
67. 10.1021/acssensors.2c0094210.1021/acssensors.2c00942 ↗
68. 10.1016/j.cej.2020.12677710.1016/j.cej.2020.126777 ↗
69. 10.1007/BF0035779910.1007/BF00357799 ↗
70. 10.1016/j.compscitech.2016.12.01410.1016/j.compscitech.2016.12.014 ↗
71. 10.1016/j.polymer.2019.12168410.1016/j.polymer.2019.121684 ↗
72. 10.1039/D0NR07002E10.1039/D0NR07002E ↗
73. 10.1002/aelm.20210023310.1002/aelm.202100233 ↗
74. 10.1016/j.cej.2022.13671710.1016/j.cej.2022.136717 ↗
75. 10.1016/j.carbon.2022.03.02610.1016/j.carbon.2022.03.026 ↗
76. 10.1002/admi.20220062110.1002/admi.202200621 ↗
77. 10.1002/anie.20220070510.1002/anie.202200705 ↗
78. 10.1038/s41467-017-01136-910.1038/s41467-017-01136-9 ↗
79. 10.1007/s42114-021-00226-z10.1007/s42114-021-00226-z ↗
80. 10.1021/acsami.7b1628410.1021/acsami.7b16284 ↗
81. 10.1016/j.compositesa.2022.10683810.1016/j.compositesa.2022.106838 ↗
82. 10.1002/smll.20190174410.1002/smll.201901744 ↗
83. 10.1016/j.jcis.2019.01.12310.1016/j.jcis.2019.01.123 ↗
84. 10.1021/acsami.9b1177610.1021/acsami.9b11776 ↗
85. 10.1021/acsapm.1c0083410.1021/acsapm.1c00834 ↗
86. 10.1002/adfm.20190709110.1002/adfm.201907091 ↗
87. 10.1016/j.carbon.2023.02.00810.1016/j.carbon.2023.02.008 ↗
88. 10.1016/j.compositesa.2020.10589810.1016/j.compositesa.2020.105898 ↗
89. 10.1039/C9TC06352H10.1039/C9TC06352H ↗
90. 10.1021/acsnano.9b0345410.1021/acsnano.9b03454 ↗
91. 10.1016/j.mee.2022.11175010.1016/j.mee.2022.111750 ↗
92. 10.1021/acsami.8b0363910.1021/acsami.8b03639 ↗
93. 10.1002/smll.20140120710.1002/smll.201401207 ↗
94. 10.1016/j.cej.2021.12864910.1016/j.cej.2021.128649 ↗
95. 10.1002/aelm.20190024110.1002/aelm.201900241 ↗
96. 10.1021/acsami.2c0098010.1021/acsami.2c00980 ↗
97. 10.1021/acsami.0c1165810.1021/acsami.0c11658 ↗
98. 10.1016/j.carbon.2020.07.04210.1016/j.carbon.2020.07.042 ↗
99. 10.1016/j.nanoen.2020.10456010.1016/j.nanoen.2020.104560 ↗
100. 10.1021/acsami.9b0090010.1021/acsami.9b00900 ↗