Tekoälyn ja Internet of Things (IoT) -teknologioiden syvällisen integroinnin ja kehityksen myötä joustavat ja venyvät jännitysanturit ovat saaneet laajaa huomiota mahdollisten sovellusten ansiosta ihmisen liikkeentunnistuksessa, lääketieteellisessä diagnostiikassa, ihmisen{0}}tietokonevuorovaikutuksessa ja elektronisessa ihossa. Venymäanturit toimivat muuntamalla mekaanisia ärsykkeitä sähköisiksi signaaleiksi-kuten resistanssiksi tai kapasitanssiksi-erilaisten tunnistusmekanismien avulla. Näiden joukossa resistiivisistä venymäantureista on tullut tutkimuksen hotspot korkean herkkyyden, alhaisten kustannusten, yksinkertaisen rakenteen ja helppouden vuoksi.
Tällä hetkellä yksi yleisimmistä strategioista korkean -suorituskykyisten joustavien venymäanturien valmistuksessa on hienojen mikrorakenteiden,-kuten mikropyramidien, taitteiden ja mikropylväiden- lisääminen elastisen substraatin pinnalle, jotta saavutetaan suurempi herkkyys ja alhaisemmat tunnistusrajat. Perinteiset mikrorakenteen valmistusmenetelmät-kuten muovaus, valolitografia ja itse-kokoaminen- sisältävät kuitenkin usein hankalia, aikaa{7}}vieviä ja kalliita prosesseja, mikä rajoittaa antureiden nopeaa valmistusta ja laajamittaista{8}}käyttöä. Sitä vastoin laserkäsittelytekniikka tarjoaa uuden lähestymistavan joustavien elektronisten laitteiden valmistukseen, koska sen etuja ovat suuri nopeus, korkea hyötysuhde, maskiton toiminta, alhainen hinta ja suuri joustavuus. Siitä huolimatta, luottaa pelkästään laserkäsittelystrategioihin sellaisten venymäanturien saavuttamiseksi, joilla on samanaikaisesti korkea herkkyys, korkea venyvyys, korkea lineaarisuus, nopea vaste, alhainen hystereesi ja pitkäkestoinen{12}}vakaus on edelleen merkittävä haaste. Näiden ominaisuuksien synergistinen optimointi yksinkertaisissa ja edullisissa{14}}valmistusolosuhteissa on edelleen keskeinen haaste nykyisessä tutkimuksessa.
Xie Xiaozhun johtama tiimi Guangdongin teknillisen yliopiston mekaanisen ja sähkötekniikan korkeakoulusta on ehdottanut yksinkertaista, kustannustehokasta ja tehokasta menetelmää kehittää venymäanturi, jolla on korkea herkkyys, venyvyys ja hyvä vakaus. Yhdistämällä lasersuorakirjoitusteknologian 3D-tulostukseen he onnistuivat valmistamaan joustavan P-PDMS-venymäanturin.
Tässä tutkimuksessa kehitettiin halpa-kustannus ja skaalautuva valmistusstrategia, joka yhdistää lasersuorakirjoituksen ja 3D-tulostustekniikan erilaisten kuvioitujen PDMS- (P-PDMS) joustavien venymäanturien valmistukseen. Optimoimme valmistusparametrit, kuten laserkäsittelyn ja 3D-tulostuksen, valmistaaksemme antureita, joilla on suurin herkkyys laajalla jännitysalueella. Prosessiparametreilla, jotka ovat skannaustaajuus 100 kHz, pulssienergia 1,46 μJ, skannausnopeus 5 mm/s ja tulostusnopeus 2,5 mm/s, valmisteltu komposiittimikrorakenteella varustettu anturi on erittäin lineaarinen. Huomionarvoista on, että komposiittimikrorakenteen (PCM) joustavan venymäanturin herkkyys on 159 % korkeampi kuin kuviollisen yksittäisen mikrorakenteen (PSLM) anturin herkkyys ja 339 % korkeampi kuin kuvioimattoman anturin herkkyys. Mitä tulee dynaamiseen vasteeseen, anturin vasteaika on 140 ms (verrattuna kuviottoman anturin 362 ms:iin ja yksittäisen mikrorakenteen anturin 244 ms:iin), hystereesikerroin on niinkin alhainen kuin 0,023 ja erinomainen syklin vakaus. Lisäksi sillä on vakaa lämpötilavaste ja erittäin alhainen 0,0125 %:n tunnistusraja. Siksi venytysantureitamme voidaan käyttää erilaisten ihmisten liikkeiden havaitsemiseen, mukaan lukien sormien, ranteiden, polvien ja kyynärpäiden liikkeet. Lasersuorakirjoitusmenetelmällä on myös yksinkertaisuuden, tehokkuuden ja alhaisten kustannusten etuja, ja se osoittaa suurta potentiaalia puettavien elektronisten laitteiden alalla.
