柔性可穿戴传感器因其在健康监测、人机交互、运动追踪等领域的广阔应用前景，近年来受到了研究者的广泛关注。在众多柔性传感材料中，激光诱导石墨烯（LIG）因制备工艺简便、导电性优异、可图案化等优点备受青睐，但其灵敏度在复杂形变下仍有提升空间。液态金属（Liquid Metal, LM）以其超高导电性、极大拉伸性和良好流动性著称，能够有效弥补LIG在灵敏度方面的不足。然而，将LIG与液态金属有效集成、构建兼具高灵敏度、宽响应范围和防水性能的多层柔性传感器，仍面临界面结合和封装设计等挑战。
本文，天津城建大学闫卫国副教授等在《Langmuir》期刊发表名为“Highly Sensitive and Waterproof Flexible Sensor Based on Liquid Metal/Laser-Induced Graphene Multilayer Structure for Human Signal Detection”的论文。该研究提出了一种液态金属/激光诱导石墨烯（LM/LIG）多层复合结构的设计策略，通过将液态金属（如EGaIn合金）嵌入LIG导电层之间，构建了具有”三明治式”多层传感单元的柔性传感器，并采用疏水封装层实现防水功能。
该多层结构的核心优势在于：(1) LIG层提供稳定的导电基底和与基底的牢固结合；(2) 液态金属层在形变下发生微观流动和重排，显著提升传感器的灵敏度和响应范围；(3) 多层堆叠设计使传感器在不同应变范围内（低应变和高应变）均能保持优异的灵敏度；(4) 疏水封装使传感器在水环境下正常工作，适用于运动出汗、水下活动等复杂场景。优化后的LM/LIG多层柔性传感器实现了超高灵敏度（GF值）、宽响应范围、快速响应/恢复时间，在人体脉搏、呼吸、关节运动等多种生理信号检测中展现出优异的性能。
图1. Preparation process of LM-LIGFS. (a) Fabrication procedure of PDMS-LM film; (b) Process of transferring LIG onto the PDMS substrate; (c) LM-LIGFS electrode connection; (d) Physical LM-LIGFS; (e) LM-LIGFS has a multilayer structure.
总而言之，该工作创新性地提出了一种液态金属/激光诱导石墨烯（LM/LIG）多层复合结构的设计策略，通过LIG与液态金属的协同集成，成功构建了兼具超高灵敏度、宽响应范围、快速响应和优异防水性能的柔性传感器。LIG层提供稳定的导电网络和与柔性基底的牢固结合，液态金属层在形变下的微观流动显著增强了传感器的灵敏度，疏水封装层确保了传感器在水环境中的稳定工作。该传感器在脉搏、呼吸、关节运动、语音振动、面部表情等多种人体信号的实时监测中均展现出优异的性能，展现了在个人健康监测、运动追踪、人机交互和水下作业等领域的广阔应用前景。此外，该传感器采用激光直写+液态金属涂覆的简便制备工艺，成本低、可扩展性强，为大规模柔性传感器件的工程化制造提供了新思路。
文献：https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.6c00983
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