中山大学生物医学工程学院周建华教授/乔彦聪助理教授团队，清华大学集成电路学院任天令教授团队在信息技术与材料交叉领域重要期刊《InfoMat》上发表了题为《Micromesh Reinforced Strain Sensor with High Stretchability and Stability for Full-range and Periodic Human Motions Monitoring》的研究论文。本文通过使用SEBS微米织物强化激光直写石墨烯（Laser-scribed graphene, LSG)片层与柔性基底之间的界面结合以及柔性基底的拉伸性能，设计了一种具有高拉伸性和稳定性的微米织物增强应变传感器（micromesh reinforced strain sensor, MRSS）。一方面传感器的高拉伸性满足了全范围人体运动监测的需求，另一方面传感器的高稳定性确保了连续采集周期性信号的一致性，结合不同神经网络算法实现了多种呼吸状态和手势的高准确率智能识别，该工作在智能健康管理和人机交互等应用领域表现出巨大潜力。

图1. MRSS结构示意图。

  近年来，可穿戴柔性电子器件迅速发展并被广泛应用于人体运动监测、健康管理、人机交互等诸多领域之中。作为其中重要成员之一，可穿戴柔性应变传感器，尤其是可穿戴柔性电阻式应变传感器因其数据读出和记录方便、拉伸性高、动态性能好以及制备工艺简单等优点备受研究者青睐。目前，人们侧重于开发具有高拉伸性和高灵敏度的传感器以便更好地满足应用需求。然而，大多数已报道的传感器拉伸性仍然不足，且高灵敏度往往会限制传感器的拉伸性，这极大地阻碍了传感器进一步发展与应用。更重要的是，传感器在大多数应用场景中需要长时间连续监测某一信号，而这类信号大部分是周期性信号，这对于传感器的稳定性提出了巨大挑战。因此，设计具有高拉伸性和高稳定性的传感器对于实现全范围和周期性人体运动信号监测具有重要意义。基于实际需求，周建华/乔彦聪团队与任天令团队首次提出了一种微米织物增强结构并基于此设计了一种高性能的应变传感器MRSS。

图2. 制备过程各阶段样品SEM照片

图3. MRSSs的电机械性能。

图5.MRSS-2高稳定性的机理探究

图6. MRSSs拉伸时裂纹形貌与受力情况以及MRSS-2六层有限元并联仿真结果。

图7. MRSS-2用于全范围人体运动监测及协同神经网络算法实现多种呼吸状态和手势的智能识别

  论文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/inf2.12511