深圳先進院柔性應變傳感器領域研究獲進展

　　近日，中國科學院深圳先進技術研究院先進材料研究中心汪正平與孫蓉領導的先進電子封裝材料創(chuàng)新科研團隊，研發(fā)出一種具有低成本、高可拉伸性、高靈敏度等功能特性的柔性可拉伸應變傳感器材料，并實現(xiàn)對人體運動行為的實時監(jiān)測。研究成果以《通過電沉積法制備的基于微裂紋機理的鎳/石墨烯包覆的聚氨酯海綿三元雜化材料用于高靈敏度可穿戴柔性應變傳感器》為題在線發(fā)表在Journal of Materials Chemistry C上。

　　可穿戴柔性應變傳感器已成為未來發(fā)展智能材料的重點研究方向，其在人機交互系統(tǒng)、電子皮膚、人體運動行為監(jiān)測系統(tǒng)等領域具有廣闊的應用前景。其中，可拉伸性及靈敏度是應變傳感器材料重要的性能指標，如何在實現(xiàn)高可拉伸性的同時大幅度提高靈敏度仍是目前面臨的挑戰(zhàn)。

　　科研人員利用聚氨酯海綿經(jīng)過數(shù)次吸附還原過程制得導電性良好的石墨烯包覆聚氨酯海綿，通過電沉積方法，在其表面包覆一層帶有微裂紋的金屬鎳，利用柔性聚合物封裝方式制備出了鎳/石墨烯包覆的聚氨酯海綿柔性應變傳感器。該制備方法簡單、成本低，并將電化學方法引入了傳感器的制備中，提高了其靈敏度。該柔性應變傳感器表現(xiàn)出了良好的性能：寬應變范圍（0%~65%）、高靈敏度（36.03~3360.09）、快速響應時間（＜100ms）、高可靠性（1000次拉伸及彎曲循環(huán)）。此外，該傳感器應用于人體手指彎曲活動監(jiān)測以及面部肌肉拉伸監(jiān)測等，展示了其在柔性可穿戴電子設備領域的良好應用價值。

　　該項目得到國家自然科學基金，廣東省創(chuàng)新科研團隊和深圳市孔雀計劃團隊，國家自然科學基金-廣東省聯(lián)合基金，國家自然科學基金-深圳機器人市聯(lián)合基金，深圳市重點研究計劃等的支持。

三元雜化材料結構示意圖（上）電阻變化隨應變曲線（左下）以及面部肌肉拉伸測試（右下）