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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(yùn)動檢測、醫(yī)療保健、語音識別、機(jī)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(jìn)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(yùn)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(xué)材料學(xué)院朱宏偉教授團(tuán)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(dǎo)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(dá)500％）、高靈敏度、適應(yīng)性強(qiáng)（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(yùn)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(xué)材料學(xué)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(xué)基金面上項目的資助。

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