【摘 要】
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近年来,作为新一代人工智能领域的关键共性技术,柔性传感器因其具有良好的柔韧性和延展性在可穿戴设备、虚拟现实、医疗器械和机器人等领域展现出广泛的应用价值。然而,具有大拉伸应变的柔性传感器应变系数较低,对于人体生理信号如呼吸、脉搏等信号很难高精度检测;采用微结构的柔性传感器虽具有较高灵敏度但检测范围有限,在人体运动、数据手套和智能假肢等大应变应用中受到限制。在本项研究中,采用聚氨酯基导电复合材料并结合
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近年来,作为新一代人工智能领域的关键共性技术,柔性传感器因其具有良好的柔韧性和延展性在可穿戴设备、虚拟现实、医疗器械和机器人等领域展现出广泛的应用价值。然而,具有大拉伸应变的柔性传感器应变系数较低,对于人体生理信号如呼吸、脉搏等信号很难高精度检测;采用微结构的柔性传感器虽具有较高灵敏度但检测范围有限,在人体运动、数据手套和智能假肢等大应变应用中受到限制。在本项研究中,采用聚氨酯基导电复合材料并结合双层裂纹结构实现柔性传感器的宽应变检测范围和高灵敏度特性。首先选用水性聚氨酯作为基体材料、接枝修饰水性聚氨酯的改性多壁碳纳米管作为导电填料,制作一种高拉伸柔性应变敏感单元,所制作的传感器具有120%的工作应变范围。其次设计并结合一种带裂纹的双应变敏感层传感单元结构,该结构可以有效地提升传感器灵敏度,实现可高达2000的应变系数。同时,借助丝网印刷工艺制作该双层规则裂纹结构柔性传感器,分析了丝网印刷过程中网版目数、印刷压力、刮板角度和印刷次数对制作传感器的影响,使得制备的柔性传感单元具有高的一致性。此外,该柔性传感器还具有快速的响应时间（90 ms）、良好的长期稳定性（＞1000次循环）和滞后特性。柔性传感器的优异特性使其应用于人体生理和运动信号检测,还成功应用于主从手控制、摩斯电码通信和预防老年人跌倒报警的人体运动姿态识别,识别率为70%以上。这些应用为医疗健康和人机交互领域提供了新的解决方案,具有重要的应用价值。
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