Với sự tích hợp và phát triển sâu sắc của trí tuệ nhân tạo và công nghệ Internet vạn vật (IoT), cảm biến biến dạng linh hoạt và có thể kéo dài đã thu hút được sự chú ý rộng rãi nhờ các ứng dụng tiềm năng của chúng trong phát hiện chuyển động của con người, chẩn đoán y tế, tương tác với máy tính-của con người và da điện tử. Cảm biến biến dạng hoạt động bằng cách chuyển đổi các kích thích cơ học thành tín hiệu điện-chẳng hạn như điện trở hoặc điện dung-thông qua các cơ chế cảm biến khác nhau. Trong số này, máy đo biến dạng điện trở đã trở thành điểm nóng nghiên cứu do độ nhạy cao, chi phí thấp, cấu trúc đơn giản và dễ đọc.
Hiện tại, một trong những chiến lược phổ biến để chế tạo các cảm biến biến dạng linh hoạt có hiệu suất cao-bao gồm việc đưa các cấu trúc vi mô mịn-chẳng hạn như kim tự tháp vi mô, nếp gấp và vi cột-lên bề mặt của chất nền đàn hồi để đạt được độ nhạy cao hơn và giới hạn phát hiện thấp hơn. Tuy nhiên, các phương pháp chế tạo cấu trúc vi mô truyền thống-chẳng hạn như đúc khuôn, quang khắc và tự-lắp ráp-thường bao gồm các quy trình rườm rà, tốn thời gian-và tốn kém, hạn chế việc chế tạo nhanh chóng và ứng dụng cảm biến ở quy mô-lớn. Ngược lại, công nghệ xử lý bằng laser mang đến một phương pháp tiếp cận mới để sản xuất các thiết bị điện tử linh hoạt nhờ ưu điểm về tốc độ cao, hiệu quả cao, vận hành{10}không cần mặt nạ, chi phí thấp và tính linh hoạt cao. Tuy nhiên, việc chỉ dựa vào các chiến lược xử lý bằng laser để thu được các cảm biến biến dạng đồng thời có độ nhạy cao, khả năng co dãn cao, độ tuyến tính cao, phản hồi nhanh, độ trễ thấp và độ ổn định lâu dài vẫn là một thách thức đáng kể. Làm thế nào để đạt được sự tối ưu hóa tổng hợp của các thuộc tính này trong các điều kiện chế tạo đơn giản,{14}}chi phí thấp vẫn là một thách thức cốt lõi trong nghiên cứu hiện tại.
Nhóm do Xie Xiaozhu từ Trường Kỹ thuật Cơ và Điện tại Đại học Công nghệ Quảng Đông dẫn đầu đã đề xuất một phương pháp đơn giản,-hiệu quả và tiết kiệm chi phí để phát triển cảm biến biến dạng có độ nhạy cao, khả năng co giãn và độ ổn định tốt. Bằng cách kết hợp công nghệ viết trực tiếp bằng laser với in 3D, họ đã chế tạo thành công cảm biến biến dạng linh hoạt P-PDMS.
Nghiên cứu này đã phát triển một chiến lược sản xuất có-chi phí thấp và có thể mở rộng, kết hợp công nghệ in 3D và ghi trực tiếp bằng laser để chuẩn bị nhiều loại cảm biến biến dạng linh hoạt PDMS (P-PDMS) theo mẫu. Chúng tôi đã tối ưu hóa các thông số sản xuất như xử lý laze và in 3D để chuẩn bị các cảm biến có độ nhạy cao nhất trong phạm vi biến dạng rộng. Theo các thông số quy trình gồm tần số quét 100kHz, năng lượng xung 1,46μJ, tốc độ quét 5mm/s và tốc độ in 2,5mm/s, cảm biến được chế tạo với cấu trúc vi mô tổng hợp thể hiện độ nhạy tuyến tính cao. Đáng chú ý, độ nhạy của cảm biến biến dạng linh hoạt cấu trúc vi mô tổng hợp (PCM) cao hơn 159% so với cảm biến cấu trúc vi mô đơn (PSLM) có hoa văn và cao hơn 339% so với cảm biến không có mô hình. Về phản hồi động, cảm biến có thời gian phản hồi là 140 mili giây (so với 362 mili giây đối với cảm biến không có mẫu và 244 mili giây đối với cảm biến cấu trúc vi mô đơn), với hệ số trễ thấp tới 0,023 và độ ổn định chu kỳ tuyệt vời. Ngoài ra, nó còn thể hiện phản ứng nhiệt độ ổn định và giới hạn phát hiện cực thấp là 0,0125%. Do đó, cảm biến biến dạng của chúng tôi có thể được sử dụng để phát hiện nhiều chuyển động khác nhau của con người, bao gồm chuyển động của ngón tay, cổ tay, đầu gối và khuỷu tay. Phương pháp viết trực tiếp bằng laser còn có ưu điểm là đơn giản, hiệu quả, chi phí thấp và cho thấy tiềm năng lớn trong lĩnh vực thiết bị điện tử đeo được.
