可打印和可拉伸的导电弹性体在表皮和可穿戴电子设备、软机器人等方面具有广阔的应用前景。然而，这些导电材料通常在监测动态应变方面表现不佳。监测到的信号失真，失去关键的物理标志，限制了它们的实际应用。通过研究这些导电材料中沿纵向和横向的导电通路的动力学行为，解释了动态应变下信号失真的物理机制。为了克服这种应变传感问题，科研人员提出了一种通过在 PDMS 上打印 Ag-filler-Ecoflex-matrix 油墨的 Ag-Ecoflex-聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 弹性体。与其他导电材料相比，Ag-Ecoflex-PDMS弹性体具有更好的动态性能，体现了更小的超调响应、更高的应变灵敏度和更低的滞后。提出了一种基于深度学习的动态校准方法，成功地校正了传感信号，并将滞后误差消除到 0.1%。此外，所提出的 Ag-Ecoflex-PDMS 弹性体在导电油墨的热固化过程中由于 PDMS 基板的热膨胀和收缩而获得高电导率，因此既可以是出色的可拉伸传感器，也可以是可拉伸导体。以高保真度和人机协作打乒乓球的方式监测膝关节运动的演示验证了 Ag-Ecoflex-PDMS 弹性体在监测人体动态活动、人机协作、虚拟现实等方面的卓越准确性和鲁棒性。

图1 可拉伸导电弹性体及其对动态拉伸和释放的电响应。

图2 具有不同基材的可拉伸导电弹性体在拉伸和释放下的应变传感响应。

图3 导电弹性体的电导率。

图4 使用建议的可拉伸导电弹性体的动态监测应用。

图5 使用建议的可拉伸导电弹性体的人机协作应用。

相关论文以题为Printable and Stretchable Conductive Elastomers for Monitoring Dynamic Strain with High Fidelity发表在《Advanced Functional Materials》上。通讯作者是清华大学Shiqiang Liu和Rong Zhu。

参考文献：

doi.org/10.1002/adfm.202204878