基于不同微结构的水凝胶基柔性传感器件设计及应用

马泽民; 柴嘉婕; 王艳芹; 陈维毅

doi:10.16355/j.tyut.1007-9432.20240890

太原理工大学学报 ›› 2025, Vol. 56 ›› Issue (04) : 591 -606. DOI: 10.16355/j.tyut.1007-9432.20240890

基于不同微结构的水凝胶基柔性传感器件设计及应用

马泽民, 柴嘉婕, 王艳芹, 陈维毅

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摘要

【目的】受人体皮肤多刺激响应和超灵敏感知能力的启发，具有高度可变形能力及生物相容性的水凝胶已被广泛发展为柔性电子皮肤，广泛应用于人体运动信号和生理指标的监测，在仿生机器人和人机交互领域展现出巨大潜力。值得注意的是，水凝胶基柔性传感器的传感性能高度依赖其微结构设计。不同的微结构显著影响水凝胶基柔性传感器件的灵敏度、响应速度、重复性及适用场景。【方法】系统阐述了水凝胶基传感器在构筑过程中采用的多种微结构（如三明治夹层结构、三维纤毛结构、锥形结构和各向异性结构等），并详细对比了不同微结构的水凝胶基传感器在传感性能方面的差异及应用现状。【结论】通过结合多种微结构并进行复合设计，有望进一步优化水凝胶基柔性传感器件的综合性能，实现多功能集成，并推动其在智能医疗、环境监测及人机交互领域的广泛应用。