Díky hluboké integraci a rozvoji technologií umělé inteligence a internetu věcí (IoT) si flexibilní a roztažitelné senzory napětí získaly širokou pozornost díky jejich potenciálnímu využití v detekci lidského pohybu, lékařské diagnostice, interakci mezi člověkem-počítačem a elektronické kůži. Snímače napětí fungují tak, že pomocí různých snímacích mechanismů převádějí mechanické podněty na elektrické signály,-jako je odpor nebo kapacita-. Mezi nimi se odporové tenzometry staly aktivním bodem výzkumu díky své vysoké citlivosti, nízké ceně, jednoduché struktuře a snadnému čtení.
V současné době je jednou z běžných strategií výroby vysoce-flexibilních snímačů deformace zavedení jemných mikrostruktur-jako jsou mikropyramidy, záhyby a mikrosloupky-na povrch elastického substrátu, aby se dosáhlo vyšší citlivosti a nižších limitů detekce. Tradiční metody výroby mikrostruktury,-jako je lisování, fotolitografie a vlastní-sestavení-, však často zahrnují těžkopádné, časově{7}}náročné a nákladné procesy, což omezuje rychlou výrobu a aplikaci senzorů ve velkém-rozsahu. Naproti tomu technologie laserového zpracování nabízí nový přístup k výrobě flexibilních elektronických zařízení díky svým výhodám, jako je vysoká rychlost, vysoká účinnost, provoz bez masky,{10}}nízká cena a vysoká flexibilita. Spoléhat se pouze na strategie laserového zpracování, abychom dosáhli snímačů deformace, které mají současně vysokou citlivost, vysokou roztažitelnost, vysokou linearitu, rychlou odezvu, nízkou hysterezi a-dlouhodobou stabilitu, zůstává významnou výzvou. Jak dosáhnout synergické optimalizace těchto vlastností za jednoduchých,{14}}nákladných výrobních podmínek zůstává hlavní výzvou současného výzkumu.
Tým vedený Xie Xiaozhu ze School of Mechanical and Electrical Engineering na Guangdong University of Technology navrhl jednoduchou, nákladově{0}}efektivní a efektivní metodu vývoje snímače napětí s vysokou citlivostí, roztažností a dobrou stabilitou. Kombinací technologie přímého laserového zápisu s 3D tiskem úspěšně vyrobili flexibilní snímač napětí P-PDMS.
Tato studie vyvinula nízkonákladovou a škálovatelnou výrobní strategii, která kombinuje technologii přímého laserového zápisu a 3D tisku k přípravě různých vzorovaných PDMS (P-PDMS) flexibilních snímačů napětí. Optimalizovali jsme výrobní parametry, jako je laserové zpracování a 3D tisk, abychom připravili senzory s nejvyšší citlivostí v širokém rozsahu namáhání. Při procesních parametrech skenovací frekvence 100 kHz, energie pulzu 1,46 μJ, rychlosti skenování 5 mm/sa rychlosti tisku 2,5 mm/s vykazuje připravený senzor s kompozitní mikrostrukturou vysoce lineární citlivost. Je pozoruhodné, že citlivost senzoru flexibilního napětí s kompozitní mikrostrukturou (PCM) je o 159 % vyšší než u senzoru s jednou mikrostrukturou (PSLM) a o 339 % vyšší než u senzoru bez vzoru. Pokud jde o dynamickou odezvu, senzor má dobu odezvy 140 ms (ve srovnání s 362 ms u bezvzorového senzoru a 244 ms u senzoru s jednoduchou mikrostrukturou), s koeficientem hystereze 0,023 a vynikající stabilitou cyklu. Kromě toho vykazuje stabilní teplotní odezvu a ultra-nízký limit detekce 0,0125 %. Naše snímače napětí lze proto použít k detekci různých lidských pohybů, včetně pohybů prstů, zápěstí, kolen a loktů. Laserová metoda přímého psaní má také výhody jednoduchosti, účinnosti a nízké ceny a vykazuje velký potenciál v oblasti nositelných elektronických zařízení.
