【摘 要】
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近年来,超疏水柔性应变传感器由于其优异的防水、防冰、柔弹性、拉伸性和导电特性,在可穿戴设备、电子皮肤和人体运动监测等领域展现出广阔的应用前景。然而,目前超疏水柔性应变传感器存在制备工艺复杂、表面结构不稳定和防/除冰性能差等问题,限制其实际应用和发展。因此,立足于柔性应变传感器实际需求和超疏水/超滑表面技术的发展前沿,深入研究制备工艺、导电网络、表面结构以及传感性能,制备出兼具灵敏度高、应变感应范围
【基金项目】
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国家自然科学基金（U1864208）； 天津市科技计划项目（20ZYJDJC00030）； 河北省自然科学基金创新群体研究项目（A2020202002）；
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近年来,超疏水柔性应变传感器由于其优异的防水、防冰、柔弹性、拉伸性和导电特性,在可穿戴设备、电子皮肤和人体运动监测等领域展现出广阔的应用前景。然而,目前超疏水柔性应变传感器存在制备工艺复杂、表面结构不稳定和防/除冰性能差等问题,限制其实际应用和发展。因此,立足于柔性应变传感器实际需求和超疏水/超滑表面技术的发展前沿,深入研究制备工艺、导电网络、表面结构以及传感性能,制备出兼具灵敏度高、应变感应范围宽、表面结构稳定、防/除冰性能优异等特点的多功能超疏水/超滑柔性应变传感器具有重要意义。论文的主要研究工作如下:1.研究设计了一种基于CO2激光烧蚀技术制备的结构/功能一体化超疏水柔性应变传感器。通过CO2激光烧蚀聚二甲基硅氧烷（PDMS）/多壁碳纳米管（MWCNTs）导电复合材料,制备出了集超疏水性能、传感性能和柔弹性能三重特性一体化的L-PDMS/MWCNTs柔性应变传感器,无需复杂的制备工艺和化学修饰,也避免了表面结构不稳定的问题。该传感器的水接触角为155°,即使经过5 000次循环拉伸-释放、90 min腐蚀溶液浸泡,仍保持稳定的超疏水性能。此外,该传感器的应变系数为3.1,应变感应范围为100%且具有高循环稳定性,可用于复杂环境下人体运动稳定监测。2.为进一步提高传感器的灵敏度、应变感应范围和防/除冰性能,研制了一种基于激光诱导石墨烯技术制备的多功能超疏水柔性应变传感器。利用CO2激光烧蚀技术将MWCNTs/聚酰亚胺复合材料转化为MWCNTs/激光诱导石墨烯（LIG）交联导电网络,旋涂硅橡胶（SR）进行封装后,经过二次激光烧蚀作用,制备出多功能超疏水SR/MWCNTs/LIG/SR柔性应变传感器。该传感器展示出优异的超疏水性能（CA=155°）、耐腐蚀性能、防冰性能、光热除冰性能、高灵敏度（GF=667）和宽应变感应范围（230%）,适用于不同润湿环境和低温环境下的人体运动监测。3.提出了一种多功能超滑柔性应变传感器的制备方法。通过激光诱导石墨烯技术和模板法相结合,在高导电性银纳米线/激光诱导石墨烯（A Ws/LIG）交联复合网络表面构建出润滑液灌注型超滑表面,制备出多功能超滑SR/A Ws/LIG/SR柔性应变传感器。该传感器具有优异的疏液性能,可以有效防止腐蚀、高粘和高温液体粘附。同时,在-20°C低温下具有极低的冰粘附强度（～6.2 k Pa）、长延迟结冰时间（8 min）和高效的光热除冰效果。另外,它还拥有高电导率（98.28 S/cm）、高灵敏度（GF=1592）和宽应变感应范围（220%）,可实现低温环境下人体呼吸健康和运动信号监测。
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