成果简介
近年来，研究重点已向激光诱导石墨烯 （LIG） 发生了重大转变，激光诱导石墨烯 （LIG） 是一种高性能材料，在储能、超疏水水应用和电子设备方面具有巨大潜力。特别是，LIG在使用柔性传感材料的高精度人体运动姿态捕捉领域表现出了相当大的潜力。本文，中国民用航空飞行学院Yao Zou、Chao Zhou等研究人员在《sensors》期刊发表名为“A Flexible Wearable Sensor Based on Laser-Induced Graphene for High-Precision Fine Motion Capture for Pilots”的论文，研究通过改变激光能量积累时间形成的LIG的表面形貌演变和性能。此外，为了捕捉人体运动姿势，作者评估了基于LIG的高精度柔性可穿戴传感器的性能。
实验结果表明，当激光能量积累优化3次时，LIG制备的传感器表现出优异的柔韧性和力学性能。它们表现出显著的特性，如高灵敏度（约41.4）、低检出限（0.05%）、快速时间响应（响应时间约150 ms;弛豫时间约100 ms），即使在2000 s后，在1.0%或8.0%的应变下也表现出出色的响应稳定性。这些发现明确表明，基于LIG的柔性可穿戴传感器在捕捉人体运动姿势、手腕脉搏率和眨眼模式方面具有巨大的潜力。此外，传感器可以捕获各种生理信号，供飞行员实时捕捉。
图文导读
图1.激光诱导石墨烯 （LIG） 器件和相关应用概述。（a） LIG薄膜的制造过程图示。（b） LIG的组装和应用。
图2:扫描说明分别在角、曲线和圆处对LIG显微镜的影响
图3。使用不同激光扫描时间制备的LIG粉末的表征
图4. LIG 的性能测试
图5. 基于 LIG 的柔性应变传感器，用于飞行员的身体检测和动作捕捉
小结
通过对制备的柔性传感器进行表征和性能测试，综合评估结果表明，LIG 和使用三次累积激光能量制造的柔性传感器在不改变 PI 基底的情况下表现出卓越的性能。它们的灵敏度高达41.4，在拉伸应变为0.2%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%、6.0%、7.0% 和 8.0% 时具有超强的稳定性。此外，该传感器在 1.0% 拉伸应变（2000 秒）和 8.0% 拉伸应变（2000 秒）条件下具有检测限低（0.05%）、响应时间快（约 150 毫秒）、松弛时间快（约 100 毫秒）和稳定性好的特点。此外，它还可用于测试微小的生理信号，如脉搏、眨眼、手部放松和手指弯曲动作。我们验证了多次激光扫描可使 LIG 表面逐渐变平，同时在内部形成丰富的孔洞，这为其应用潜力提供了宝贵的启示。
多孔结构的比表面积增大，对微小变化的敏感度提高，从而准确捕捉人体运动姿势的细微变化，为飞行员进行高精度运动捕捉提供了便利。此外，即使经过多次拉伸和弯曲，平面形态仍能保持稳定，这对于长时间的运动捕捉研究至关重要。基于 LIG 的传感器的这一应用不仅为了解飞行员在训练过程中的生理反应和手动操作提供了宝贵的信息，还将柔性传感器的适用性扩展到了多个领域。除了用于高精度人体运动姿势监测的高灵敏度、高灵活性和快速响应时间等优势外，它还可用于电容器以增强电荷存储和释放，用作吸附材料或过滤器，以及柔性生物传感器或气体传感器。
文献：https://doi.org/10.3390/s24041349
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