基于仿生微结构的超灵敏可穿戴设备，用于监测人体生理活动

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Ultrasensitive Wearable Device Based on Biomimetic Microstructure for Human Physiological Activity Monitoring

仿生微结构柔性压力传感器通过优化蝴蝶翅膀启发式微纳结构，采用模板法实现低成本制造，有限元分析证实其灵敏度达12.99 kPa–1，并成功集成到无线可穿戴设备中，实时监测人体生理活动。

　　

超灵敏的柔性压力传感器对于健康监测和智能医疗设备至关重要，但传统的提高灵敏度的方法（如光刻技术和3D打印）成本高昂，不适合大规模生产。在这项研究中，我们设计了一种受蝴蝶翅膀微结构启发的可穿戴压力传感器，其灵敏度达到了12.99 kPa^–1。具体而言，我们开发了一种简单且成本低廉的制造方法，利用蝴蝶翅膀的微结构作为模板，制备出类似瓷砖的仿生微结构。有限元分析（FEA）模拟表明，这种仿生微结构能够显著减小敏感层与底部电极之间的初始接触面积，从而在外部刺激下大幅放大接触面积的变化率，进而提升传感器的灵敏度。在此基础上，我们使用这种柔性压力传感器制造了一种无线可穿戴设备。该设备在监测多种人体生理活动方面表现出色，配备了无线实时监测（WRM）系统，有效解决了电源供应和数据传输方面的问题。我们的设计简化了未来超灵敏可穿戴设备的制造流程，降低了成本，并为多种应用提供了无线供电支持。