一种具有渗透性和可拉伸性的液态金属纤维，能够实现超高的线性度以及宽范围的应变检测

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：A permeable and stretchable liquid metal fiber enables ultrahigh-linearity and wide-range strain sensors

　　

摘要

可穿戴应变传感器在个性化健康监测、人机交互以及智能医疗领域具有巨大应用潜力，然而要开发出兼具高线性度和宽应变范围的应变传感器仍面临诸多挑战。本文提出一种简单策略，利用碳纳米管作为刚性导电骨架，流体态液态金属作为动态导电相，从而制造出一种具有超高线性度（0.9999）且应变范围可达359%的可渗透、可拉伸的纤维应变传感器。多巴胺会在纤维表面自组装形成黏附层，将碳纳米管和液态金属固定，进而提升复合导电网络的连续性和稳定性，该传感器的检测限可低至0.1%，且能在3000次循环后依然保持稳定。此外，该应变传感器在不同光强下还表现出强烈的光热响应（光强与饱和温度之间的线性度高达0.997）。通过前臂皮肤刺激试验和水蒸气渗透率测量，也证实了其出色的透气性和透湿性。如此优异的性能使其能够全面检测人体动作，适用于人机交互系统。这项研究解决了线性度与感知范围之间的矛盾，有助于推动高性能应变传感器在智能机器人和可穿戴电子设备领域的应用发展。