Със задълбоченото интегриране и развитие на технологиите за изкуствен интелект и интернет на нещата (IoT), гъвкавите и разтегливи сензори за напрежение привлякоха широко внимание поради потенциалните им приложения при откриване на движение на хора, медицинска диагностика, взаимодействие-човек с компютър и електронна кожа. Сензорите за напрежение работят чрез преобразуване на механични стимули в електрически сигнали-като съпротивление или капацитет-чрез различни сензорни механизми. Сред тях резистивните тензодатчици са се превърнали в изследователска гореща точка поради тяхната висока чувствителност, ниска цена, проста структура и лекота на четене.
Понастоящем една от често срещаните стратегии за производство на високо{0}}производителни гъвкави сензори за напрежение включва въвеждане на фини микроструктури-като микропирамиди, гънки и микроколони-върху повърхността на еластичния субстрат за постигане на по-висока чувствителност и по-ниски граници на откриване. Традиционните методи за производство на микроструктури обаче-като формоване, фотолитография и-само-сглобяване-често включват тромави,-отнемащи време и скъпи процеси, ограничавайки бързото производство и широкомащабното-прилагане на сензори. За разлика от това, технологията за лазерна обработка предлага нов подход към производството на гъвкави електронни устройства поради своите предимства на висока скорост, висока ефективност, работа без-маска, ниска цена и висока гъвкавост. Независимо от това, разчитането единствено на стратегии за лазерна обработка за постигане на сензори за деформация, които едновременно притежават висока чувствителност, висока разтегливост, висока линейност, бърза реакция, нисък хистерезис и -дългосрочна стабилност, остава значително предизвикателство. Как да се постигне синергична оптимизация на тези свойства при прости условия на-изработка с ниска цена остава основно предизвикателство в текущите изследвания.
Екипът, ръководен от Xie Xiaozhu от Училището по механично и електротехника към Технологичния университет в Гуангдонг, предложи прост, разходно{0}}ефективен и ефикасен метод за разработване на сензор за напрежение с висока чувствителност, разтегливост и добра стабилност. Чрез комбиниране на лазерна технология за директно писане с 3D печат, те успешно изработиха P-PDMS гъвкав сензор за напрежение.
Това проучване разработи ниско{0}}разходна и мащабируема производствена стратегия, която съчетава лазерно директно писане и технология за 3D печат, за да подготви разнообразие от шарени PDMS (P-PDMS) гъвкави сензори за напрежение. Ние оптимизирахме производствените параметри като лазерна обработка и 3D печат, за да подготвим сензори с най-висока чувствителност в широк диапазон на деформация. При параметрите на процеса на честота на сканиране 100 kHz, импулсна енергия 1,46 μJ, скорост на сканиране 5 mm/s и скорост на печат 2,5 mm/s, подготвеният сензор с композитна микроструктура показва висока линейна чувствителност. Трябва да се отбележи, че чувствителността на сензора за гъвкава деформация на композитната микроструктура (PCM) е 159% по-висока от тази на сензора с единична микроструктура (PSLM) и 339% по-висока от тази на сензора без модел. По отношение на динамичната реакция, сензорът има време за реакция от 140 ms (сравнено с 362 ms за сензора без модел и 244 ms за единичния микроструктурен сензор), с коефициент на хистерезис едва 0,023 и отлична стабилност на цикъла. В допълнение, той показва стабилна температурна реакция и ултра-ниска граница на откриване от 0,0125%. Следователно нашите сензори за напрежение могат да се използват за откриване на различни човешки движения, включително движения на пръсти, китки, колене и лакти. Методът на лазерно директно писане също има предимствата на простота, ефективност и ниска цена и показва голям потенциал в областта на носими електронни устройства.
