研究背景
柔性应变传感器在电子皮肤和健康监测领域有着广泛的应用，能够探测脉搏、心跳、血压、肌肉运动、发声、甚至面部表情等信号。基于银纳米线、碳纳米管、石墨烯等纳米材料的柔性应变传感器研究众多，从压阻原理、传感器结构设计、以及弹性体封装层等不同方面提高其灵敏度和可拉伸性。然而，随着传感器拉伸形变时导电材料和通路容易断裂、或者近邻纳米材料失去接触导致传感器失效、发展兼具导电性和大拉伸形变特性的应变传感器仍是一个难点问题。
研究内容
Figure 1. 该柔性应变传感器的制造、结构、尺寸与应用。
Figure 4. (a) 该柔性应变传感器的电极示意图。传感器在 (b) 平行和 (c) 垂直拉伸方向对 AgNW 针电极的电阻响应。在腕关节 (d) 屈曲、(e) 伸展、(f) 桡骨和 (g) 尺骨偏斜期间，平行和垂直传感器单元相对于应变方向的相对电阻改变。
该工作利用简单的丙烯酸酯单体，通过光固化工艺制备拉伸性超过 300% 的二元丙烯酸酯共聚物弹性体，其弹性模量显著低于 PDMS、更接近人体皮肤弹性。 再通过转印工艺封装银纳米线制备柔性应变传感器，其电阻变化率随着应变的增加而呈现特征区域性的变化，在 0% 到 10% 应变范围内保持稳定的重复性。 通过平行和垂直单元的全桥电路设计，能够有效利用应变方向上的纵向效应和横向效应、提高该传感器的灵敏度、以及探测同向弯曲和多轴运动。
这些结果为柔性应变传感器设计、人体运动监测提供了新的思路和应用启示。该成果以“Flexible strain sensors based on silver nanowires and UV-curable acrylate elastomers for wrist movement monitoring”(《基于银纳米线和紫外固化丙烯酸酯弹性体的柔性应变传感器监测手腕运动》)为题，发表在英国皇家化学会期刊 RSC Applied Interfaces 上。
论文信息
Flexible strain sensors based on silver nanowires and UV-curable acrylate elastomers for wrist movement monitoring
Shuhao Li (李沭浩，五邑大学), Wenjin Wu, Yu Chang, Weiquan Chen, Yijie Liu, Zifeng He, Yan Pu, Ivan S. Babichuk*, Terry Tao Ye, Zhaoli Gao and Jian Yang* (杨建，五邑大学)
RSC Appl. Interfaces., 2024, 1, 684-688
https://doi.org/10.1039/D4LF00081A
部分作者
本文第一作者，五邑大学硕士研究生，从事柔性传感器制备和性能测试研究。李沭浩设计、实验和撰写了本研究工作。
本文通讯作者，五邑大学副教授、硕士生导师，主要从事柔性传感器、可穿戴电子和微纳加工技术等领域的教学和科研工作，发表 SCI 论文近 30 篇、国内外发明专利 5 项（已授权 2 项），参与广东省重点领域研发计划项目（2021）。杨建设计、撰写、修改和指导了本研究工作。
期刊介绍
rsc.li/RSCApplInter
RSC Applied Interfaces
RSC Applied Interfaces 是一本专注于表面和界面应用前沿研究的跨学科期刊。除了重点关注的“应用”之外，发表的论文还需要具有高度的原创性和最高水平的质量。研究论文应强调界面（形态和成分）和界面过程在确定材料特性和功能方面的作用。RSC Applied Interfaces 于 2023 年 5 月开放投稿。作为一本金色开放获取的新刊，全球读者都可以免费获取该刊所发表论文的全文，同时该刊直到 2025 年年中免收开放获取论文发表费用 (APC)。
Federico Rosei
🇮🇹 的里雅斯特大学
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