Vďaka hlbokej integrácii a rozvoju technológií umelej inteligencie a internetu vecí (IoT) si flexibilné a roztiahnuteľné snímače napätia získali širokú pozornosť vďaka ich potenciálnym aplikáciám pri detekcii ľudského pohybu, lekárskej diagnostike, interakcii medzi človekom-počítačom a elektronickej koži. Snímače napätia fungujú tak, že prostredníctvom rôznych snímacích mechanizmov premieňajú mechanické podnety na elektrické signály,-ako je odpor alebo kapacita{3}}. Spomedzi nich sa odporové tenzometre stali stredobodom výskumu vďaka svojej vysokej citlivosti, nízkej cene, jednoduchej štruktúre a ľahkému čítaniu.
V súčasnosti je jednou z bežných stratégií pri výrobe-flexibilných snímačov napätia vloženie jemných mikroštruktúr-ako sú mikropyramídy, záhyby a mikrostĺpce-na povrch elastického substrátu, aby sa dosiahla vyššia citlivosť a nižšie limity detekcie. Tradičné metódy výroby mikroštruktúr-ako je lisovanie, fotolitografia a vlastná{5}}montáž-často zahŕňajú ťažkopádne, časovo-náročné a nákladné procesy, ktoré obmedzujú rýchlu výrobu a-aplikáciu senzorov vo veľkom meradle. Na rozdiel od toho technológia laserového spracovania ponúka nový prístup k výrobe flexibilných elektronických zariadení vďaka svojim výhodám vysokej rýchlosti, vysokej účinnosti,{10}}bezmaskovej prevádzky, nízkych nákladov a vysokej flexibility. Spoliehať sa výlučne na stratégie laserového spracovania na dosiahnutie snímačov napätia, ktoré majú súčasne vysokú citlivosť, vysokú rozťažnosť, vysokú linearitu, rýchlu odozvu, nízku hysterézu a{12}}dlhodobú stabilitu, zostáva významnou výzvou. Ako dosiahnuť synergickú optimalizáciu týchto vlastností v podmienkach jednoduchej,{14}}lacnej výroby zostáva hlavnou výzvou súčasného výskumu.
Tím vedený Xie Xiaozhuom zo Školy strojného a elektrotechnického inžinierstva na Guangdong University of Technology navrhol jednoduchú, nákladovo{0}}efektívnu a efektívnu metódu vývoja snímača napätia s vysokou citlivosťou, rozťažnosťou a dobrou stabilitou. Kombináciou technológie priameho laserového písania s 3D tlačou úspešne vyrobili flexibilný snímač napätia P-PDMS.
Táto štúdia vyvinula nízkonákladovú a škálovateľnú výrobnú stratégiu, ktorá kombinuje laserové priame písanie a technológiu 3D tlače na prípravu rôznych vzorovaných PDMS (P-PDMS) flexibilných snímačov napätia. Optimalizovali sme výrobné parametre, ako je laserové spracovanie a 3D tlač, aby sme pripravili senzory s najvyššou citlivosťou v širokom rozsahu namáhania. Pri procesných parametroch frekvencie skenovania 100 kHz, energie impulzu 1,46 μJ, rýchlosti skenovania 5 mm/s a rýchlosti tlače 2,5 mm/s, má pripravený senzor s kompozitnou mikroštruktúrou vysoko lineárnu citlivosť. Je pozoruhodné, že citlivosť senzora flexibilného namáhania kompozitnej mikroštruktúry (PCM) je o 159 % vyššia ako u senzora so vzorovanou jednoduchou mikroštruktúrou (PSLM) a o 339 % vyššia ako u senzora bez vzoru. Pokiaľ ide o dynamickú odozvu, snímač má čas odozvy 140 ms (v porovnaní s 362 ms pre bezvzorový snímač a 244 ms pre snímač s jednou mikroštruktúrou), s hysteréznym koeficientom len 0,023 a vynikajúcou stabilitou cyklu. Okrem toho vykazuje stabilnú teplotnú odozvu a ultra-nízky limit detekcie 0,0125 %. Preto je možné naše snímače napätia použiť na detekciu rôznych ľudských pohybov vrátane pohybov prstov, zápästí, kolien a lakťov. Laserová metóda priameho písania má tiež výhody jednoduchosti, efektívnosti a nízkej ceny a ukazuje veľký potenciál v oblasti nositeľných elektronických zariadení.
