柔性应变传感器在健康监测和可穿戴电子设备中的应用被认为是不可或缺的；然而，同时实现宽应变范围和高灵敏度仍是一项重大挑战。为应对这一挑战，本文，南京邮电大学赵江 教授团队在《J. Mater. Chem. C》期刊发表名为“Wrinkle-engineered multi-walled carbon nanotubes/laser-induced graphene heterostructured films for ultra-sensitive strain sensing”的论文，研究通过整合激光诱导石墨化和机械预拉伸技术，在聚氨酯（PU）基底上制备了柔性褶皱多壁碳纳米管/激光诱导石墨烯（MWCNTs/LIG）应变传感器。
皱纹结构的引入显著提升了传感性能，其应变系数（GF）达到1874，具备宽广的应变工作范围，在1100次加载-卸载循环中展现出优异的循环耐久性，以及28毫秒和25毫秒的快速响应和恢复时间。该传感器可靠地检测到微弱的生理信号，包括实时脉搏监测（涵盖波形分析和动脉僵硬度评估）、关节运动追踪以及语音识别等应用。通过摩斯电码通信进一步验证了信号传输的可行性。这些发现凸显了所提传感器在智能医疗系统、可穿戴电子设备、人机界面及智能信息传输平台中的应用潜力。
图1、 Schematic illustration of the fabrication process of a flexible wrinkled MWCNTs/LIG strain sensor. (a) Stirring. (b) Dropping. (c) Coating. (d) Baking. (e) Laser direct writing. (f) Transferring. (g) Package. (h) A MWCNTs/LIG strain sensor.
在本研究中，通过结合简单的预拉伸方法与适当的材料选择，制备并优化了柔性皱纹MWCNTs/LIG应变传感器。传感器微观皱纹结构赋予其卓越的灵敏度（GF = 1874），同时在超过1100次拉伸释放循环中展现出优异的循环稳定性，并具备28毫秒的快速响应时间和25毫秒的快速恢复时间，彰显其高性能。该传感器能高效捕捉微弱生物信号，尤其在实时脉搏监测中表现突出，展现出在健康检测领域的巨大潜力。脉搏波形分析和动脉僵硬度研究进一步验证了传感器的精度和准确性。该传感器在动态监测应用中表现优异，可有效追踪关节运动和发声。其兼容性和高重复性使其应用范围扩展至医疗健康监测、智能设备交互及信息传输领域。摩斯电码通信演示展示了其在先进信息传输中的潜力，为未来智能医疗和生物信号传输奠定了基础。总体而言，柔性皱纹MWCNTs/LIG应变传感器在智能医疗、智能监测系统及可穿戴电子设备等领域具有广阔的应用前景。
文献：https://doi.org/10.1039/D5TC01679G
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
