標(biāo)題：西北工業(yè)大學(xué)《CEJ》：三維多孔激光誘導(dǎo)石墨烯導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)電容壓力傳感器用于人體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)

1成果簡(jiǎn)介

激光誘導(dǎo)石墨烯（LIG）技術(shù)憑借其低成本、快速、圖案化制備石墨烯的突出優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)在柔性電子領(lǐng)域引發(fā)了廣泛關(guān)注。然而，傳統(tǒng)LIG基電極面臨兩大固有局限，嚴(yán)重制約了其在柔性壓力傳感器中的實(shí)際應(yīng)用：

1. PI膜直寫(xiě)瓶頸——直接在聚酰亞胺（PI）薄膜上激光直寫(xiě)LIG，雖然工藝簡(jiǎn)便，但PI基底剛性大、不可拉伸，無(wú)法滿足柔性傳感對(duì)基底彈性和可形變性的需求；
2. 彈性體轉(zhuǎn)移損傷——將LIG從PI轉(zhuǎn)移至彈性體（如PDMS、Ecoflex）雖可賦予柔性，但轉(zhuǎn)移過(guò)程不可避免地破壞LIG的三維多孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致方阻劇烈漂移（高達(dá)67.65%的增加），嚴(yán)重影響壓力傳感器的性能穩(wěn)定性和重復(fù)性。

如何在不破壞LIG三維多孔結(jié)構(gòu)的前提下，實(shí)現(xiàn)LIG電極與柔性彈性體基底的無(wú)縫、穩(wěn)定集成，是柔性LIG壓力傳感器邁向高性能、長(zhǎng)壽命應(yīng)用的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

本文，西北工業(yè)大學(xué)Huiling Peng、常洪龍教授、吉博文 副教授等在《Chemical Engineering Journal》期刊發(fā)表名為"In-situ fabricated LIG electrodes enabling robust capacitive pressure sensors for human motion detection"的論文。該研究提出了一種新型LIG電極原位制備工藝（in-situ fabrication process），從根本上解決了傳統(tǒng)彈性體轉(zhuǎn)移法的結(jié)構(gòu)損傷和電阻漂移問(wèn)題。

該策略的核心創(chuàng)新在于：在彈性體基底上原位誘導(dǎo)生成LIG，無(wú)需從PI轉(zhuǎn)移，從而完整保留LIG的三維多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。與彈性體轉(zhuǎn)移法相比，原位制備的LIG電極展現(xiàn)出碾壓級(jí)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電學(xué)穩(wěn)定性：

基于原位LIG電極的電容式壓力傳感器實(shí)現(xiàn)了0.8%的極低電容漂移（6000次循環(huán)）、20.33 ms / 16.95 ms的快速響應(yīng)/恢復(fù)時(shí)間和13.55 Pa的超低檢測(cè)下限，并成功應(yīng)用于羽毛球和游泳精細(xì)技術(shù)動(dòng)作的準(zhǔn)確識(shí)別，展現(xiàn)了在人體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力。

2圖文導(dǎo)讀

圖1. Overview of the in-situ fabricated LIG electrode.

圖2、Comprehensive performance evaluation of LIG electrodes fabricated via DLW, Transfer, and In-situ Fabrication methods.

圖3、Fabrication processes of the in-situ fabricated LIG electrode and structure of LIG-based pressure sensor.

圖4、Performance testing of in-situ fabricated LIG pressure sensor.

圖5. Application of in-situ fabricated LIG pressure sensors in motion detection.

3小結(jié)

總而言之，該工作提出了一種新型LIG電極原位制備工藝，從根本上解決了傳統(tǒng)彈性體轉(zhuǎn)移法破壞LIG三維多孔結(jié)構(gòu)、導(dǎo)致方阻劇烈漂移的核心難題。原位制備的LIG電極在制備后方阻僅增加8.17%（轉(zhuǎn)移法67.65%），在0–90°彎曲和0–20%拉伸下方阻變化僅1.40%和?0.99%（轉(zhuǎn)移法分別高達(dá)697.66%和1195.10%），展現(xiàn)出碾壓級(jí)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電學(xué)可靠性。基于原位LIG電極的電容式壓力傳感器實(shí)現(xiàn)了6000次循環(huán)0.8%極低電容漂移、20.33/16.95 ms快速響應(yīng)/恢復(fù)和13.55 Pa超低檢測(cè)下限，并成功應(yīng)用于羽毛球和游泳精細(xì)技術(shù)動(dòng)作的準(zhǔn)確識(shí)別。該原位制備策略為高性能柔性LIG壓力傳感器的設(shè)計(jì)與工程化實(shí)現(xiàn)提供了關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)，在運(yùn)動(dòng)科學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、人機(jī)交互等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

文獻(xiàn)：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.177151

來(lái)源：材料分析與應(yīng)用