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  柔性應(yīng)變傳感器用于檢測動態(tài)變形下的電信號變化，在人體運動檢測、醫(yī)療保健、語音識別、機器人等方面具有廣泛的應(yīng)用。監(jiān)測物理信號（如溫度，濕度、流量等）的方法眾多，其中最實用的是利用共形應(yīng)變傳感器檢測表面由各種物理信號誘發(fā)的形變，以此來表征物理信號的變化。目前關(guān)于應(yīng)變傳感材料的研究已取得了一定進展，但由于較差的適應(yīng)性和耐久性，在應(yīng)用方面仍然受到限制，尤其體現(xiàn)在對柔性有特殊要求的復(fù)雜運動檢測場合。此外，應(yīng)變傳感的應(yīng)用受限于特定應(yīng)變測量范圍和靈敏度。開發(fā)同時具有高靈敏度和大變形能力的應(yīng)變傳感器仍然具有挑戰(zhàn)性。

  清華大學材料學院朱宏偉教授團隊采用生物礦化方法合成了一種動態(tài)交聯(lián)、可自愈合的石墨烯/高分子復(fù)合凝膠材料用于柔性大應(yīng)變傳感（圖1）。以石墨烯/高分子凝膠為傳感材料，借助其動態(tài)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的延展性及導電性，貼附于異型表面制備了不同結(jié)構(gòu)（“三明治”夾層結(jié)構(gòu)、纖維結(jié)構(gòu)、自支撐結(jié)構(gòu)）的電阻式應(yīng)變傳感器，具有大量程（高達500％）、高靈敏度、適應(yīng)性強（在空氣中和水下均能正常工作）、可靠耐用等特點，實現(xiàn)了多種復(fù)雜動態(tài)形變信號（擺動、蠕動、扭動及人體關(guān)節(jié)運動）的實時快速監(jiān)測（圖2）。

圖1. 石墨烯/高分子復(fù)合凝膠

圖2. 復(fù)雜動態(tài)形變檢測：(a) 擺動; (b) 蠕動; (c) 扭動

  相關(guān)成果發(fā)表在Small上（Highly Stretchable, Adaptable, and Durable Strain Sensing Based on a Bioinspired Dynamically Cross‐Linked Graphene/Polymer Composite. Small 2019, in press）。論文第一作者為清華大學材料學院博士生林舒媛，通訊作者為朱宏偉教授。本研究得到了國家自然科學基金面上項目的資助。

  論文鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201900848