ด้วยการบูรณาการอย่างลึกซึ้งและการพัฒนาปัญญาประดิษฐ์และเทคโนโลยี Internet of Things (IoT) เซ็นเซอร์ความเครียดที่ยืดหยุ่นและยืดหยุ่นได้ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางเนื่องจากศักยภาพในการใช้งานในการตรวจจับการเคลื่อนไหวของมนุษย์ การวินิจฉัยทางการแพทย์ -ปฏิสัมพันธ์ทางคอมพิวเตอร์ของมนุษย์ และผิวหนังทางอิเล็กทรอนิกส์ เซ็นเซอร์วัดความเครียดทำงานโดยการแปลงสิ่งเร้าทางกลให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า-เช่น ความต้านทานหรือความจุไฟฟ้า- ผ่านกลไกการตรวจจับต่างๆ ในบรรดาสิ่งเหล่านี้ สเตรนเกจแบบต้านทานได้กลายเป็นจุดสนใจในการวิจัย เนื่องจากมีความไวสูง ต้นทุนต่ำ โครงสร้างที่เรียบง่าย และอ่านค่าได้ง่าย
ในปัจจุบัน หนึ่งในกลยุทธ์ทั่วไปสำหรับการผลิต-เซ็นเซอร์ความเครียดที่มีความยืดหยุ่นประสิทธิภาพสูงเกี่ยวข้องกับการแนะนำโครงสร้างจุลภาคขนาดเล็ก- เช่น ไมโครปิรามิด รอยพับ และคอลัมน์ขนาดเล็ก- ลงบนพื้นผิวของวัสดุพิมพ์ที่ยืดหยุ่นเพื่อให้ได้ความไวที่สูงขึ้นและขีดจำกัดการตรวจจับที่ต่ำลง อย่างไรก็ตาม วิธีการผลิตโครงสร้างจุลภาคแบบดั้งเดิม-เช่น การขึ้นรูป การพิมพ์หินด้วยแสง และ-การประกอบตัวเอง-มักเกี่ยวข้องกับกระบวนการที่ยุ่งยาก ใช้เวลา- และมีค่าใช้จ่ายสูง ซึ่งจำกัดการผลิตที่รวดเร็วและการใช้งานเซ็นเซอร์ขนาดใหญ่- ในทางตรงกันข้าม เทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์นำเสนอแนวทางใหม่ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความยืดหยุ่น เนื่องจากมีข้อดีคือมีความเร็วสูง ประสิทธิภาพสูง-การทำงานแบบไม่ต้องสวมหน้ากาก ต้นทุนต่ำ และความยืดหยุ่นสูง อย่างไรก็ตาม การพึ่งพากลยุทธ์การประมวลผลด้วยเลเซอร์เพียงอย่างเดียวเพื่อให้ได้เซ็นเซอร์ความเครียดที่มีความไวสูง ความยืดหยุ่นสูง ความเป็นเส้นตรงสูง การตอบสนองที่รวดเร็ว ฮิสเทรีซิสต่ำ และ-ความเสถียรในระยะยาวในเวลาเดียวกันยังคงเป็นความท้าทายที่สำคัญ วิธีบรรลุการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานร่วมกันของคุณสมบัติเหล่านี้ภายใต้เงื่อนไขการประดิษฐ์ที่มีต้นทุนต่ำ-ที่เรียบง่ายยังคงเป็นความท้าทายหลักในการวิจัยในปัจจุบัน
ทีมงานที่นำโดย Xie Xiaozhu จากคณะวิศวกรรมเครื่องกลและไฟฟ้าที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีกวางตุ้งได้เสนอวิธีการที่เรียบง่าย คุ้มราคา{0}} และมีประสิทธิภาพในการพัฒนาเซ็นเซอร์ความเครียดที่มีความไว ความยืดหยุ่นสูง และความเสถียรที่ดี ด้วยการรวมเทคโนโลยีการเขียนด้วยเลเซอร์โดยตรงเข้ากับการพิมพ์ 3 มิติ พวกเขาจึงสามารถประดิษฐ์เซ็นเซอร์ความเครียดแบบยืดหยุ่น P-PDMS ได้สำเร็จ
การศึกษานี้ได้พัฒนา-กลยุทธ์การผลิตที่มีต้นทุนต่ำและปรับขนาดได้ ซึ่งรวมเอาการเขียนด้วยเลเซอร์โดยตรงและเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติเพื่อเตรียมเซ็นเซอร์ความเครียดแบบยืดหยุ่น PDMS (P-PDMS) ที่มีลวดลายหลากหลาย เราปรับพารามิเตอร์การผลิตให้เหมาะสม เช่น การประมวลผลด้วยเลเซอร์และการพิมพ์ 3 มิติ เพื่อเตรียมเซ็นเซอร์ที่มีความไวสูงสุดในช่วงความเครียดที่กว้าง ภายใต้พารามิเตอร์กระบวนการสแกนความถี่ 100kHz พลังงานพัลส์ 1.46μJ ความเร็วในการสแกน 5 มม./วินาที และความเร็วในการพิมพ์ 2.5 มม./วินาที เซ็นเซอร์ที่เตรียมไว้พร้อมโครงสร้างจุลภาคคอมโพสิตมีความไวเชิงเส้นสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความไวของเซ็นเซอร์ความเครียดแบบยืดหยุ่นของโครงสร้างจุลภาคคอมโพสิต (PCM) นั้นสูงกว่าเซ็นเซอร์โครงสร้างจุลภาคเดี่ยวที่มีลวดลาย (PSLM) ถึง 159% และสูงกว่าเซ็นเซอร์ที่ไม่มีลวดลายถึง 339% ในแง่ของการตอบสนองแบบไดนามิก เซ็นเซอร์มีเวลาตอบสนอง 140 มิลลิวินาที (เทียบกับ 362 มิลลิวินาทีสำหรับเซ็นเซอร์แบบไม่มีรูปแบบและ 244 มิลลิวินาทีสำหรับเซ็นเซอร์โครงสร้างจุลภาคเดี่ยว) โดยมีค่าสัมประสิทธิ์ฮิสเทรีซิสต่ำเพียง 0.023 และความเสถียรของวงจรที่ดีเยี่ยม นอกจากนี้ ยังแสดงการตอบสนองต่ออุณหภูมิที่เสถียรและ-ขีดจำกัดการตรวจจับต่ำเป็นพิเศษที่ 0.0125% ดังนั้น เซ็นเซอร์ความเครียดของเราจึงสามารถใช้เพื่อตรวจจับการเคลื่อนไหวของมนุษย์ที่หลากหลาย รวมถึงการเคลื่อนไหวของนิ้วมือ ข้อมือ เข่า และข้อศอก วิธีการเขียนด้วยเลเซอร์โดยตรงยังมีข้อดีคือ ความเรียบง่าย มีประสิทธิภาพ และต้นทุนต่ำ และแสดงให้เห็นศักยภาพที่ยอดเยี่ยมในด้านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้
