韩国科技院《AFM》：基于石墨烯-LIG同质结构的FROS传感器，用于手语翻译及可穿戴电子等

成果简介

身体上的应变信息提供了各种指标，如心率、生理脉搏、语音波形、呼吸频率和身体运动状态。使用纳米材料的可穿戴应变传感器的最新进展在灵敏度、可检测范围和响应时间方面大大增强了传感器的性能。然而，使用一种类型的传感器获得所有类型的身体应变信息，从小型振动到关节运动，仍然是一个挑战。

本文，韩国科学技术研究院Soo Hyun Lee等研究人员在《Adv Funct Mater》期刊发表名为“In Situ Co-transformation of Reduced Graphene Oxide Embedded in Laser-Induced Graphene and Full-Range On-Body Strain Sensor”的论文，研究报告了一种涵盖超小到大应变的全范围体表应变（FROS）传感器，如声带振动和关节运动。为了实现超宽的可检测范围，通过激光雕刻在氧化石墨烯（GO）嵌入的聚酰亚胺（PI）复合薄膜上合成了还原氧化石墨烯（rGO）嵌入的激光诱导石墨烯（LIG）。

基于sp2-carbons的rGO-LIG同质结构通过原位共转化从复合膜中的GO-PI异质结构中光热重构出来，然后转移到弹性体基底上。所制造的FROS传感器成功地进行了各种指标的体表应变监测，如生理脉搏、发声波形和身体运动，以及美国手语翻译。此外，作者相信这种通过原位共转化合成的rGO-LIG同质结构材料有可能在可穿戴电子设备、仿人、软体机器人和智能假肢等领域提供新的功能。

图文导读

图1、所提出的基于rGO-LIG的FROS传感器的示意图，具有超宽范围和高灵敏度

图2、PI、GO、LIG 和 rGO 的物理表征

图3、超宽范围的应变检测

图4、使用基于rGO-LIG的超薄贴片应变传感器进行身体超小应变监测，用于检测生理和声音信号

图5、使用基于 rGO-LIG 的 FROS 传感器检测关节上的身体运动的身体应变监测

小结

身体应变信息包括心率、生理脉搏、人声波形等小应变的各种指标，以及身体运动状态等大应变。在这项研究中，已经开发出一种基于rGO-LIG同质结构的FROS传感器，用于从小于0.1%到超过100%的体内应变监测。为了克服传统基于LIG的应变传感器的缺点，通过在嵌入GO的PI薄膜上进行激光雕刻，通过原位共转化合成了rGO-LIG同质结构。嵌入式rGO提供稳定的电气通路来维持电气连接，从而实现出色的电气性能和超宽的动态应变范围。所制备的FROS传感器成功地用于生理脉搏、声波和身体运动的身体应变监测，以及手语的翻译。此外，由于其出色的导电性，预计rGO-LIG将在传感器、执行器和储能设备等领域具有各种应用。

文献：https://doi.org/10.1002/adfm.202300322