A mesterséges intelligencia és a tárgyak internete (IoT) technológiák mélyreható integrációjával és fejlesztésével a rugalmas és nyújtható feszültségérzékelők széles körű figyelmet kaptak az emberi mozgásérzékelésben, az orvosi diagnosztikában, az emberi-számítógépes interakciókban és az elektronikus bőrben való alkalmazásuk miatt. A feszültségérzékelők úgy működnek, hogy a mechanikai ingereket elektromos jelekké-alakítják át, például ellenállást vagy kapacitást-, különféle érzékelési mechanizmusokon keresztül. Ezek közül a rezisztív nyúlásmérők nagy érzékenységük, alacsony költségük, egyszerű felépítésük és könnyű leolvasásuk miatt kutatási hotspotokká váltak.
Jelenleg a nagy -teljesítményű, rugalmas alakváltozás-érzékelők gyártásának egyik általános stratégiája finom mikrostruktúrák-, például mikropiramisok, redők és mikrooszlopok-behelyezése az elasztikus hordozó felületére a nagyobb érzékenység és az alacsonyabb észlelési határok elérése érdekében. Azonban a hagyományos mikroszerkezet-előállítási módszerek-, mint például a fröccsöntés, a fotolitográfia és az ön-összeszerelés-, gyakran körülményes, időigényes-és költséges folyamatokat foglalnak magukban, ami korlátozza az érzékelők gyors gyártását és széles körű{8}}alkalmazását. Ezzel szemben a lézeres feldolgozási technológia új megközelítést kínál a rugalmas elektronikai eszközök gyártásához, köszönhetően a nagy sebességnek, a nagy hatékonyságnak, a maszkmentes működésnek, az alacsony költségnek és a nagy rugalmasságnak. Mindazonáltal továbbra is jelentős kihívást jelent, ha kizárólag lézeres feldolgozási stratégiákra hagyatkozva olyan nyúlásérzékelőket lehet elérni, amelyek egyszerre rendelkeznek nagy érzékenységgel, nagy nyújthatósággal, nagy linearitással, gyors reagálással, alacsony hiszterézissel és hosszú távú stabilitással. A jelenlegi kutatások egyik fő kihívása továbbra is az, hogy hogyan lehet elérni ezen tulajdonságok szinergikus optimalizálását egyszerű, alacsony költségű gyártási körülmények között.
A Xie Xiaozhu, a Guangdong University of Technology Gépészeti és Villamosmérnöki Karának munkatársa egy egyszerű, költséghatékony és hatékony módszert javasolt{0}} egy nagy érzékenységű, nyújtható és jó stabilitású nyúlásérzékelő kifejlesztésére. A lézeres közvetlen írási technológia és a 3D nyomtatás kombinálásával sikeresen elkészítettek egy P-PDMS rugalmas nyúlásérzékelőt.
Ez a tanulmány egy alacsony költségű és méretezhető gyártási stratégiát dolgozott ki, amely a közvetlen lézeres írást és a 3D nyomtatási technológiát ötvözi a különféle mintázott PDMS (P-PDMS) rugalmas nyúlásérzékelők elkészítéséhez. Optimalizáltuk a gyártási paramétereket, például a lézeres feldolgozást és a 3D nyomtatást, hogy széles nyúlási tartományban a legnagyobb érzékenységű érzékelőket készítsük elő. A 100 kHz-es pásztázási frekvencia, 1,46 μJ impulzusenergia, 5 mm/s pásztázási sebesség és 2,5 mm/s nyomtatási sebesség mellett az előkészített kompozit mikroszerkezetű érzékelő rendkívül lineáris érzékenységet mutat. Figyelemre méltó, hogy a kompozit mikroszerkezetű (PCM) rugalmas feszültségérzékelő érzékenysége 159%-kal magasabb, mint a mintázott egy mikroszerkezetű (PSLM) érzékelőé, és 339%-kal magasabb, mint a mintázatlan érzékelőé. Ami a dinamikus választ illeti, az érzékelő válaszideje 140 ms (a minta nélküli érzékelő 362 ms-hoz és az egyetlen mikroszerkezetű érzékelő 244 ms-hoz képest), a hiszterézis együtthatója már 0,023, és kiváló ciklusstabilitás. Ezenkívül stabil hőmérséklet-választ és rendkívül alacsony, 0,0125%-os észlelési határt{19}}mutat. Emiatt feszültségérzékelőink számos emberi mozgás érzékelésére használhatók, beleértve az ujjak, csukló, térd és könyök mozgását. A lézeres közvetlen írásmód előnye az egyszerűség, a hatékonyság és az alacsony költség is, és nagy lehetőségeket mutat a hordható elektronikai eszközök területén.
