Geometry-engineered spring-shaped silicon nanowires for directional airflow sensing on flexible substrates

纳米线 气流 材料科学 弹簧(装置) 硅纳米线 纳米技术 光电子学 机械工程 工程类
作者
Zongguang Liu,Haotian Wu,Hongyu Wu,R. Hu,Shaobo Zhang,Yunqing Cao,Junzhuan Wang,Kunji Chen,Jianmei Chen,Linwei Yu
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:127 (9) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0283844
摘要

Precise detection of gentle airflow remains challenging for wearable sensors due to low flexibility and limited directional sensitivity in conventional nanowire designs. Inspired by mechanosensory hairs in human skin, we report a flexible, geometry-engineered airflow sensor based on suspended spring-shaped silicon nanowires (SiNWs), synthesized via an in-plane solid–liquid–solid strategy. The spring-shaped architecture is rationally designed to enhance axial compliance and mechanical resilience, significantly outperforming straight SiNWs under airflow-induced strain, as validated by finite element simulations and mechanical testing. The sensor demonstrates a rapid response time of 80 ms and a linear electrical output in response to gentle airflow ranging from 0.5 to 3 m/s under bending conditions. Notably, its unique structural anisotropy enables directional sensing at 0°, 45°, and 90°, with distinct current responses of 56%, 38%, and 16%, respectively. This work highlights geometry engineering as an effective strategy for enabling directional airflow detection in flexible nanowire-based systems.
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