随着可穿戴电子设备的飞速发展，尤其是可穿戴应变传感器在获取人体肌肉松弛与收缩引起的各种物理和机械应变信息方面的应用，柔性传感器在医疗健康监测、人体运动捕捉等领域获得了广泛关注。然而，传统应变传感器（应变片）由于动态工作范围狭窄再加上人体的各处肌肉运动又是十分复杂的多维运动而非某个维度的单一应变，并且无法精确捕捉复杂的多维人体运动，导致其在精准人体运动检测中的应用受限。因此，设计一种能够准确且具有区分度地识别人体一系列复杂运动的应变传感器是一项挑战。

为解决这一难题，西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室的李国强教授和李晓红教授领导的团队，结合三维多孔激光诱导石墨烯（LIG）与纳米材料的兼容性，开发出一种创新的柔性压阻式三维传感器——FPTDSS，能够精准捕捉人体三维运动引起的应变信号。FPTDSS传感器采用独特的X-LIG与Y-LIG堆叠式结构，并利用水溶性胶带转移石墨烯技术，成功制备出薄且柔性的应变传感器，兼顾了舒适性和功能性。通过微观层面上纳米管、纳米银颗粒与LIG的良好适配，FPTDSS不仅能够精准检测二维平面上的人体运动，还能捕捉到Z轴振动信息，如脉搏和音频等微弱信号，实现全面的三维应变感知。FPTDSS具有优异的工作范围（0-118%），足以检测全范围人体肌肉运动中，并且还具有超低应变检测，在超低应变情况下（0-2%），规格因子也可达349。此外，得益于合理的结构设计和材料兼容性，FPTDSS还具有优秀的循环耐久次数，为可穿戴设备和纳米材料领域提供了有价值的见解。

该研究成果以《A flexible piezoresistive three-dimensional strain sensor based on laser-induced graphene/nano silver/MWCNTs for precise human all-range motion detection》为题，发表在国际高影响自然指数期刊《Applied Physics Letters》上，标志着团队在柔性可穿戴设备领域的又一重要进展。研究的第一作者为西南科技大学制造科学与工程学院2022级机械工程专业研究生王艺杰，通讯作者为李晓红教授、李国强教授及银恺教授。该研究得到了国家自然科学基金、四川省科技计划项目等基金项目的支持。

论文链接: https://doi.org/10.1063/5.0226375