背景介绍
在当今时代，可穿戴传感器的需求正迅速增长，这主要得益于其在人体健康监测、软体机器人等领域的广泛应用。人机融合的日益普及推动了用于监测和维护人体健康的多学科技术的快速发展。传统上，可穿戴设备的传感单元主要依赖于硅和有机材料。近年来，包括碳纳米管、金属有机框架、纳米金刚石、多孔石墨碳和石墨烯在内的多种碳基纳米材料已被广泛研究，用于开发低成本、高灵敏度、多功能且用户友好的可穿戴传感器。碳纳米颗粒/石墨烯复合材料因其协同的机械、物理、电学和热学性能，已成为极具应用前景的电子材料。利用这些特性，采用碳纳米颗粒/石墨烯的可穿戴传感器在医疗保健、环境保护和人工智能领域引起了广泛关注。然而，由于涉及复杂的化学过程、液态材料向基底的转移以及后续的固化步骤，碳纳米颗粒/石墨烯的生产仍然耗时且成本高昂，这给规模化生产带来了巨大挑战。激光诱导石墨烯（LIG）是一种极具前景的碳基纳米材料，以其易于合成和可调控的物理及电学性质而闻名。基于LIG的电子器件因其独特的多孔结构和可定制的特性而备受关注，使其在众多领域具有应用前景。为了提高激光诱导石墨烯（LIG）的电子性能，人们采用了多种策略，包括硼和氮杂原子掺杂以及与金属、金属氧化物和碳基纳米粒子集成，从而实现对生理和环境信号的多功能传感。近年来，碳纳米材料功能化的LIG因其优异的电化学性能而备受关注，且无需使用昂贵的材料。尽管性能优异，但对于可穿戴传感器应用而言，仍需要一种能够将传感元件嵌入软基底的制备工艺。然而，在转移和集成过程中，预先定义的图案极易发生形变或结构损伤。
本文亮点
1. 本工作采用一步烧蚀技术制备了紫外激光诱导碳纳米球/石墨烯（UV-LICNG）复合材料。该方法利用紫外激光诱导正向转移（UV-LIFT）技术，在硅烷封端的聚氨酯（S-PU）基底上直接制备出具有优异力学性能的线型UV-LICNG复合材料。
2. UV-LICNG独特的结构，由共轭碳纳米球和具有大表面积的石墨烯组成，使其具有出色的应变和湿度传感性能。
3. 基于分离式传感机制，UV-LICNG基应变传感器在低应变范围内表现出高灵敏度，在0-2%应变范围内实现了高灵敏度（GF ≈ 146.5），同时还具有优异的线性度（R² ≈ 0.9906）、快速的响应时间和恢复时间（分别为29 ms和31 ms），以及在0.2%应变下经受3000次拉伸循环后仍保持优异的耐久性。这些特性使其能够精确检测细微的人体运动和发声引起的应变信号。
4. UV-LICNG固有的纳米微米多孔石墨结构赋予其优异的湿度传感性能，具有快速的响应和恢复时间（分别为4.2秒和4.8秒），从而能够实现可靠的呼吸监测和非接触式皮肤湿度传感。
图文解析
图1. （A）PDMS基底上的传统LIG：（i）正常状态，（ii）施加应变，（iii）多次应变循环后。（B）S-PU基底上的UV-LICNG：（a）正常状态，（b）施加小应变，（c）施加大应变。（C）基于UV-LICNG的人体运动传感装置的设计、传感机制和应用示意图。
文章信息
第一作者：Jun Uk Lee
通讯作者：Patrick C. Lee，Bo-Sung Shin，Duyoung Choi
通讯单位：多伦多大学，釜山大学，韩国产业研究院，韩国科学技术院
DOI: 10.1007/s42114-026-01732-8
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