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  近年來，柔性可拉伸傳感器在人體活動和健康監測、深度學習以及人機交互方面展現出巨大的應用前景，受到廣泛的關注。目前，研究者主要使用硅質的彈性體包裹導電材料，制備可拉伸的柔性應變傳感器。但是該傳感器透氣透濕性差，穿著舒適性不理想，在實際應用中存在一定的缺陷。另一方面，可拉伸傳感器在實際的應用過程中，往往會同時受到壓力和彎曲變形的影響，而一般的可拉伸應變傳感器對壓力和彎曲也會有著明顯的響應。因此，開發一種只對拉伸應變敏感、對壓力和彎曲形變不敏感，同時兼具優良透氣透濕性的柔性傳感器，非常重要。

  該團隊使用無電沉積技術制備了高導電性的鍍銅紗線（圖1）。通過聚合物的層層接枝共聚，在紗線表面形成可以催化置換反應的催化劑，進而在紗線的表面形成一種致密的微納米銅顆粒，實現了紗線的高導電性。

圖1.無電沉積技術制備鍍銅紗線.(a)無電沉積技術在紗線表面鍍銅的示意圖.(b)紗線表面的銅金屬顆粒.

  進一步通過非常巧妙的繡花技術制備了高性能的可拉伸柔性傳感器（圖2）。首先，將一根連續的彈性線固定，而后利用繡花技術高精度的特點，將無電沉積方法制備的導電紗線相互穿套在彈性紗線上，進而形成了一個彈性線和導電線相互垂直交錯的彈性導電織物傳感器。該織物傳感器為純纖維結構，像織物一樣透氣透濕，利于人體代謝產物的排出，保證了穿戴過程中的舒適性。

圖2.織物傳感器的制備過程.(a)彈性紗線的固定.(b)繡花技術固定的線跡示意圖.(c)柔性傳感器的實物圖.(d)柔性傳感器的示意圖.

  該傳感器對拉伸應變具有很高的敏感性，而對壓力和彎曲的響應相對于拉伸應變是可以忽略的，所以該傳感器可以實現對拉伸應變單一輸入動作的響應，從而實現在復雜運動狀態下完成動作精準捕捉和感應（圖3）。另一方面，傳感器在較大的范圍，具有很高的線性傳感的特點，優于一些報道過的傳感器，在實際應用過程中更有優勢。在拉伸的過程中，導電紗線的相互分離，形成了數個串并聯電路，從而改變傳感器的電阻，實現對應變的感應。因為傳感器的獨特結構，保證力學的彈性紗線和保證導電性能的鍍銅紗線相互獨立，避免了壓力和彎曲對傳感器的影響。

圖3.傳感器的標定和機理探究.(a)傳感器對拉伸應變、壓力和彎曲的電學響應.(b)傳感器的性能對比.(c-d)傳感器對拉伸應變的傳感機理圖.(e-f)傳感器對彎曲不敏感的機理圖.(g-h)傳感器對壓力不敏感的機理圖.

  以上成果發表在以Highly Breathable and Stretchable Strain Sensors with Insensitive Response to Pressure and Bending為題發表在Advanced Functional Materials期刊上。論文的通訊作者為曼徹斯特大學李翼教授和香港理工大學鄭子劍教授，第一作者為曼徹斯特大學材料系博士生劉澤堃。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202007622