由芳纶纳米纤维薄膜制备的激光诱导石墨烯作为柔性应变传感器

《ACS Applied Nano Materials》：Laser-Induced Graphene Derived from Aramid Nanofiber Films as Flexible Strain Sensors

激光诱导石墨烯（LIG）应变传感器通过凯夫拉纳米纤维薄膜解决导电路径不连续问题，实现超190量程的灵敏度，具备耐1800次循环应变、监测多类生理信号及运动状态的能力，适用于智能医疗和运动康复。

　　

近年来，激光诱导石墨烯（LIG）因其众多优势而成为电子应用领域中一种有前景的材料。凯夫拉尔纺织织物也因其优异的机械性能而被开发为LIG的前驱材料。然而，凯夫拉尔织物在激光烧蚀过程中容易形成不连续的导电路径，这阻碍了诱导层导电性能的稳定性。为了解决这一挑战，本研究以凯夫拉尔为前驱材料制备了芳纶纳米纤维薄膜。通过在保持凯夫拉尔固有机械强度的同时采用高密度纤维结构，我们成功解决了烧蚀导致的不连续性问题，从而确保了导电层性能的稳定性。所制备的柔性应变传感器在小于5%的应变范围内表现出超过190的灵敏度系数，远高于许多传统传感器。其柔性的设计也提升了使用者的舒适度。进一步的验证表明，该传感器具有出色的耐用性和重复性，能够经受1800次循环应变测试，并保持实时响应且信号波动较小。值得注意的是，该传感器能够监测多种人体生理信号（包括脉搏、呼吸、吞咽和咳嗽）以及运动状态（手指弯曲和膝盖屈曲）。这些功能表明其在智能医疗治疗和运动康复领域具有巨大应用潜力。本研究强调了基于芳纶纳米纤维的LIG应变传感器的巨大潜力，并为其在多种应用场景中的使用提供了宝贵见解。