【摘 要】
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随着柔性电子皮肤的发展,研究用于人体运动监测、手势识别、医疗健康和人机交互等领域的柔性应变传感器具有重要的意义,基于裂纹的柔性应变传感器由于其超高的灵敏度,近年来受到了广泛的关注。论文利用仿生概念,受蝎子对细微机械振动敏感能力的启发,设计并制备一种基于微裂纹结构,兼具高灵敏和高稳定特性的柔性应变传感器。本研究选取具备优良导电性、强化学稳定性和高热稳定性的羟基化石墨烯导电材料,强粘接性和可快速固化等
【基金项目】
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国家自然科学基金“一种可实现全程感知的机器人皮肤研究”（61471155）； 合肥工业大学学术新人提升计划项目“面向机器人抓取的全柔性力学协同感知与信息融合研究”（JZ2020HGTB0027）；
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随着柔性电子皮肤的发展,研究用于人体运动监测、手势识别、医疗健康和人机交互等领域的柔性应变传感器具有重要的意义,基于裂纹的柔性应变传感器由于其超高的灵敏度,近年来受到了广泛的关注。论文利用仿生概念,受蝎子对细微机械振动敏感能力的启发,设计并制备一种基于微裂纹结构,兼具高灵敏和高稳定特性的柔性应变传感器。本研究选取具备优良导电性、强化学稳定性和高热稳定性的羟基化石墨烯导电材料,强粘接性和可快速固化等优异性能的UV胶基底材料。基于化学键合理论,借助硅烷偶联剂（KH-550）作为“桥接剂”对基底进行表面改性,在基底层与导电层之间形成双氢键辅助结构,通过层层浸涂及预拉伸工艺实现基底、敏感材料和传感部分的结合,制备完成微裂纹传感器。结合微观表征对传感机理进行了分析,借助拉压力机和直流电阻测试仪等实现传感器的静态、动态特性以及微应变特性标定。该微裂纹结构柔性应变传感器具备高灵敏度（应变系数在0-30%范围为19.65）,长期稳定性（超过10,000个循环）,良好线性度,漂移可忽略不计,快速响应时间（～50 ms）和低检测限（0.10%）等特性,可直接安装在人体皮肤上,实现不同部位手指关节运动监测,并进行书写行为识别应用研究。综上,本文微裂纹结构和双氢键辅助结构的存在解决了柔性应变传感器难以同时兼具高灵敏和高稳定性的问题,在运动监测、行为识别和人机交互等领域具有广泛的应用前景。
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