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PART1

论文导读

跟着人工智能及物联网技能的深度交融与成长，柔性可拉伸应变传感器因其于人体运动检测、医疗诊断、人机交互及电子皮肤中的运用潜力而遭到广泛的存眷。应变传感器的事情道理是基在各类传感机制将机械刺激转换为电阻、电容等电旌旗灯号，此中电阻式应变器因敏捷度高、成本低、布局简朴和易在读取等上风成为研究热门。

今朝，制备高机能柔性应变传感器的经常使用的计谋之一是于弹性体外貌引入邃密的微布局，如微金字塔、褶皱、微柱等来实现更高的敏捷度及更低的检测极限。然而，传统微布局制备要领如成型、光刻及自组装等要领往往步调繁琐、耗时且成本昂扬，限定了传感器的快速制备与范围化运用。比拟之下，激光加工技能以其速率快、效率高、无需掩模、成本低和矫捷性高档上风，为柔性电子器件的制造提供了新路子。只管云云，仅依赖激光加工计谋实现同时具有高敏捷度、高拉伸性、高线性度、快速相应、低滞后及持久不变性的应变传感器，仍旧面对较年夜挑战。怎样于简朴、低成本的制备前提下实现上述机能的协同优化，仍是当前研究中的焦点难题。

广东工业年夜学电机工程学院激光微纳加工谢小柱团队提出了一种简朴且经济高效的要领，研制出了一种具备高敏捷度、可拉伸性及优良不变性的应变传感器。经由过程联合激光直写技能及3D打印技能，乐成制备了P-PDMS柔性应变传感器。相干研究以题 《Development of highly sensitive and stable patterned PDMS flexible strain sensors for motion monitoring via laser direct writing》 发表于期刊《Optics Laser Technology》2025年第182期。

本研究开发了一种成本低且可范围化制造的计谋，该计谋联合了激光直写与3D打印技能，用在制备多种图案化PDMS（P-PDMS）柔性应变传感器。咱们对于激光加工及3D打印等制造参数举行了优化，以制备于宽应变规模内具备最高敏捷度的传感器。于扫描频率100 kHz、脉冲能量1.46 J、扫描速率5 妹妹/s 及打印速率2.5 妹妹/s 的工艺参数下，所制备的具备复合微布局的传感器揭示出高度线性的敏捷度。值患上留意的是，复合微布局（PCM）柔性应变传感器的敏捷度比图案化单一微布局（PSLM）传感器提高了159%，比无图案传感器提高了339%。于动态相应方面，该传感器的相应时间为140 ms（比拟之下，无图案传感器为362 ms，单一微布局传感器为244 ms），滞后系数低至0.023，并具备优秀的轮回不变性。此外，它还有体现出不变的温度相应能力及0.0125%的超低检测限。是以，咱们的应变传感器可运用在检测多种人体运动，包括手指、手段、膝盖及肘部的运动。激光直写要领还有具备简朴、高效及成本低等长处，于可穿着电子装备范畴显示出巨年夜潜力。

PART2

图片解读

图一. (a) 激光加工工艺示用意；(b) 嵌入式3D打印工艺示用意；(c) 柔性应变传感器制备流程图.

图二. (a)柔性应变传感器的布局设计示用意: (i) 直线型; (ii) 锯齿型;(iii) 交织型; (iv) 复合型；(b) 激光加工参数对于微不雅布局描摹的影响；(c) 3D打印速率对于碳膏电路横截面积及宽度的影响；(d) 打印速率对于柔性应变传感器敏捷度的影响；(e) 应变传感器的事情机理示用意；(f) 碳颗粒的拉伸变化；(g) 拉伸轮回电阻变化曲线.

图三. (a) 差别应变下的光学照片；(b) 于50%应变规模内，典型的相对于电阻变化与应变的瓜葛曲线；(c) 差别类型应变传感器于拉伸至差别应变下的相对于电阻变化多轮回测试；(d) 差别应变下的轮回测试；(e) 差别拉伸速度下的轮回测试；(f) 迟滞测试；(g) 拉伸开释曲线图；(h) 差别应变加载前提下应变传感器的多种应变传感相应.

图四. (a) 复合布局传感器的伏安特征测试；(b) 压力电学测试；(c) 温度测试；(d f) 差别类型应变传感器的不变性测试曲线.

图五. 应变传感器于可穿着运用中的集成展示：(a) 监测手指运动的相应旌旗灯号；(b) 监测手段的相应旌旗灯号；(c) 监测膝盖的相应旌旗灯号；(d) 监测肘部的相应旌旗灯号.

论文原文：

Li Z, Xie X, Xiao J, et al. Development of highly sensitive and stable patterned PDMS flexible strain sensors for motion monitoring via laser direct writing[J/OL]. Optics Laser Technology, 2025, 182: 112212.

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2024.112212

转自：广工激光试验室

通信作者：谢小柱、黄亚军

第一作者：李兆艳

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