近年来,随着各种传感器在可穿戴设备上的广泛应用,对于传感材料及器件的小型化、柔性化及稳定性提出了更高的要求。此外,人们还希望可穿戴传感器拥有尽可能多的功能以满足不同领域的需求。在日常生产生活中,难免由于各种原因的外伤导致皮肤出现伤口,伤口大致可分为慢性伤口和急性伤口两类。慢性伤口不仅治疗困难、康复周期长,而且严重的慢性伤口还可能导致截肢甚至危及患者生命。因此,开发和研制可有效监测慢性伤口状态的可穿戴柔性传感器有着非常重要的科学意义和社会价值。目前国内外学者开发的伤口监测传感器往往功能较为单一,只能监测伤口的单一信息,不能准确测量伤口真实状态。此外,目前国内外学者开发的伤口监测传感器没有对伤口的撕裂进行有效监测预警,而伤口的二次撕裂也是伤口难以愈合的重要原因之一。因此,本文提出了一种基于激光诱导石墨烯的新型伤口监测传感器,该传感器不仅具有柔性可拉伸的特点,还可以监测多种伤口信息(pH、温度、应变)。本文主要研究包含以下四个方面:(1)柔性应变传感器的设计、制造及测试。通过激光诱导石墨烯方法在聚酰亚胺薄膜表面制备一层多孔石墨烯。然后通过聚二甲基硅氧烷未固化时的粘性将多孔石墨烯转印到聚二甲基硅氧烷的表面。在拉伸变形下,多孔石墨烯会在表面形成大量的间隙裂纹从而导致电阻的改变了,即可通过电阻改变监测伤口是否被拉伸,从而给伤口进行拉伸预警。(2)柔性温度传感器的制备及性能监测。使用电化学工作站在激光诱导石墨烯表面电镀一层金属铜,利用金属铜的电阻-温度特性判断伤口的温度变化。通过软硬结合的结构设计隔绝了应变对温度传感器的干扰,使得温度传感器的测量更为准确。(3)柔性pH传感器的制备及性能监测。使用电化学工作站在激光诱导石墨烯表面电聚合聚苯胺。根据聚苯胺的电化学特性来监测伤口的pH值,并研究了不同电聚合条件对pH传感器性能的影响。通过理论推导和有限元模拟设计出一种蛇形结构,使得传感器可以在较大变形情况下仍然能正常工作。(4)伤口监测传感器监测性能分析。将基于激光诱导石墨烯的应变传感器、温度传感器、pH传感器集成为多功能伤口监测传感器。通过聚二甲基硅氧烷模拟人体皮肤伤口,实验表明利用多功能伤口传感器可有效监测模拟伤口的pH值、温度、应变状态等物理化学参数,进而可判断伤口状态。本研究通过合理的结构设计、有限元分析和实验研究,制备出了一种可拉伸的pH值、温度、应变多功能柔性传感器,用于实时监测伤口状态。该传感器不仅能监测伤口的愈合信息,为医生的治疗提供指导性意见,还能及时的对伤口处的应变进行监测,提醒患者避免伤口二次撕裂伤害。