作者:王敏 来源:中国科学报 发布时间:2026/7/17 18:57:24
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科研团队实现柔性传感器的一体化制造

 

中国科学技术大学副教授李木军联合教授张世武、苏州高等研究院教授潘挺睿,提出一种多材料挤-拉打印策略,制备出具有高界面韧性和宽线性范围的一体化柔性电容传感器。7月7日,成果发表于《先进材料》。

柔性传感器是可穿戴电子和人形机器人感知的核心元件,但如何在提升灵敏度的同时兼顾机械耐久性,一直是制约其广泛应用的关键瓶颈。微结构增强灵敏度往往削弱可靠性,而分步制备的传感层与电极层之间界面结合薄弱,难以承受高负载工况。

受人体皮肤层间蛋白质交联网络的启发,研究团队提出准均质材料设计理念,通过挤出-拉伸打印策略将微锥阵列打印与多层原位共固化工艺相结合,使介电层和电极层之间形成连续共价互连界面。制备的传感器界面韧性高达1547焦耳每平方米,在20万次循环加载后仍保持信号稳定输出;同时微锥形貌可编程调控,实现0.29每千帕的灵敏度,低至1帕的检测限和0-450千帕的宽线性范围。

基于3D打印的一体化制造优势,研究团队将传感器直接打印集成到可穿戴压力监测腕带中,用于运动场景下的实时压力分析,该腕带展现出优异的皮肤贴合性和信号稳定性。此外,传感器还被集成到3D打印磁性软体抓手中,实现抓取感知与滑移检测功能,同时验证了该策略在提升传感层与驱动层界面韧性方面的有效性,展现了其在系统级功能集成中的巨大潜力。

相关论文信息:https://doi.org/10.1002/adma.74018

 
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