با ادغام عمیق و توسعه فناوریهای هوش مصنوعی و اینترنت اشیا (IoT)، حسگرهای فشار انعطافپذیر و قابل کشش به دلیل کاربردهای بالقوهشان در تشخیص حرکت انسان، تشخیصهای پزشکی، تعامل انسان{0}}رایانه، و پوست الکترونیکی توجه گستردهای را به خود جلب کردهاند. حسگرهای کرنش با تبدیل محرکهای مکانیکی به سیگنالهای الکتریکی-مانند مقاومت یا خازن-از طریق مکانیسمهای مختلف سنجش عمل میکنند. در این میان، کرنش سنج های مقاومتی به دلیل حساسیت بالا، هزینه کم، ساختار ساده و سهولت در خواندن، به کانون تحقیقاتی تبدیل شده اند.
در حال حاضر، یکی از استراتژیهای متداول برای ساخت حسگرهای کرنش انعطافپذیر{0} با کارایی بالا، معرفی ریزساختارهای ظریف-مانند میکروهرمها، چینها و ریزستونها{2}}روی سطح بستر الاستیک برای دستیابی به حساسیت بالاتر و محدودیتهای تشخیص کمتر است. با این حال، روشهای سنتی ساخت ریزساختار-مانند قالبگیری، فتولیتوگرافی، و-خود مونتاژ-اغلب شامل فرآیندهای دست و پاگیر، زمانبر و پرهزینه است که ساخت سریع و کاربرد{{8}در مقیاس بزرگ حسگرها را محدود میکند. در مقابل، فناوری پردازش لیزری به دلیل مزیتهای سرعت بالا، راندمان بالا، عملکرد رایگان{10}ماسک، هزینه کم و انعطافپذیری بالا، رویکرد جدیدی را برای تولید دستگاههای الکترونیکی انعطافپذیر ارائه میدهد. با این وجود، تکیه صرف بر استراتژیهای پردازش لیزری برای دستیابی به حسگرهای کرنشی که به طور همزمان دارای حساسیت بالا، کشش بالا، خطی بودن بالا، پاسخ سریع، پسماند کم و پایداری طولانی مدت هستند، یک چالش مهم باقی میماند. چگونگی دستیابی به بهینه سازی هم افزایی این ویژگی ها تحت شرایط ساخت ساده و کم هزینه{14}یک چالش اصلی در تحقیقات فعلی است.
تیمی به رهبری Xie Xiaozhu از دانشکده مهندسی مکانیک و برق در دانشگاه فناوری گوانگدونگ، روشی ساده، مقرون به صرفه و کارآمد را برای توسعه حسگر کرنش با حساسیت بالا، کشش پذیری و پایداری خوب پیشنهاد کرده است. با ترکیب فناوری نوشتن مستقیم لیزری با چاپ سه بعدی، آنها با موفقیت یک حسگر فشار انعطاف پذیر P{3}}PDMS ساختند.
این مطالعه یک استراتژی تولید کم هزینه و مقیاسپذیر ایجاد کرد که نوشتن مستقیم لیزری و فناوری چاپ سهبعدی را برای تهیه انواع حسگرهای فشار انعطافپذیر PDMS (P{2}}PDMS) با هم ترکیب میکند. ما پارامترهای تولید مانند پردازش لیزری و پرینت سه بعدی را بهینه کردیم تا حسگرهایی با بالاترین حساسیت در یک محدوده کرنش گسترده آماده کنیم. تحت پارامترهای فرآیند فرکانس اسکن 100 کیلوهرتز، انرژی پالس 1.46μJ، سرعت اسکن 5mm/s و سرعت چاپ 2.5mm/s، سنسور آماده شده با ریزساختار کامپوزیت حساسیت خطی بالایی را نشان می دهد. قابل ذکر است، حساسیت سنسور کرنش انعطاف پذیر ریزساختار مرکب (PCM) 159 درصد بیشتر از حسگر ریزساختار تک الگو (PSLM) و 339 درصد بیشتر از حسگر بدون الگو است. از نظر پاسخ دینامیکی، سنسور دارای زمان پاسخگویی 140 میلیثانیه (در مقایسه با 362 میلیثانیه برای سنسور بدون الگو و 244 میلیثانیه برای سنسور تک ساختار)، با ضریب پسماند 0.023 و پایداری سیکل عالی است. علاوه بر این، پاسخ دمایی پایدار و حد تشخیص فوقالعاده پایین 0.0125٪ را نشان میدهد. بنابراین، حسگرهای فشار ما می توانند برای تشخیص انواع حرکات انسان، از جمله حرکات انگشتان، مچ دست، زانو و آرنج استفاده شوند. روش نوشتن مستقیم لیزری نیز از مزایای سادگی، کارایی و هزینه کم برخوردار است و پتانسیل بالایی در زمینه ابزارهای الکترونیکی پوشیدنی نشان می دهد.
