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  中山大學生物醫學工程學院周建華教授/喬彥聰助理教授團隊，清華大學集成電路學院任天令教授團隊在信息技術與材料交叉領域重要期刊《InfoMat》上發表了題為《Micromesh Reinforced Strain Sensor with High Stretchability and Stability for Full-range and Periodic Human Motions Monitoring》的研究論文。本文通過使用SEBS微米織物強化激光直寫石墨烯（Laser-scribed graphene, LSG)片層與柔性基底之間的界面結合以及柔性基底的拉伸性能，設計了一種具有高拉伸性和穩定性的微米織物增強應變傳感器（micromesh reinforced strain sensor, MRSS）。一方面傳感器的高拉伸性滿足了全范圍人體運動監測的需求，另一方面傳感器的高穩定性確保了連續采集周期性信號的一致性，結合不同神經網絡算法實現了多種呼吸狀態和手勢的高準確率智能識別，該工作在智能健康管理和人機交互等應用領域表現出巨大潛力。

圖1. MRSS結構示意圖。

  近年來，可穿戴柔性電子器件迅速發展并被廣泛應用于人體運動監測、健康管理、人機交互等諸多領域之中。作為其中重要成員之一，可穿戴柔性應變傳感器，尤其是可穿戴柔性電阻式應變傳感器因其數據讀出和記錄方便、拉伸性高、動態性能好以及制備工藝簡單等優點備受研究者青睞。目前，人們側重于開發具有高拉伸性和高靈敏度的傳感器以便更好地滿足應用需求。然而，大多數已報道的傳感器拉伸性仍然不足，且高靈敏度往往會限制傳感器的拉伸性，這極大地阻礙了傳感器進一步發展與應用。更重要的是，傳感器在大多數應用場景中需要長時間連續監測某一信號，而這類信號大部分是周期性信號，這對于傳感器的穩定性提出了巨大挑戰。因此，設計具有高拉伸性和高穩定性的傳感器對于實現全范圍和周期性人體運動信號監測具有重要意義。基于實際需求，周建華/喬彥聰團隊與任天令團隊首次提出了一種微米織物增強結構并基于此設計了一種高性能的應變傳感器MRSS。

圖2. 制備過程各階段樣品SEM照片

圖3. MRSSs的電機械性能。

圖5.MRSS-2高穩定性的機理探究

圖6. MRSSs拉伸時裂紋形貌與受力情況以及MRSS-2六層有限元并聯仿真結果。

圖7. MRSS-2用于全范圍人體運動監測及協同神經網絡算法實現多種呼吸狀態和手勢的智能識別

  論文鏈接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/inf2.12511