近日，材料科學與工程學院彭必友教授團隊在增材制造領域頂級期刊Additive Manufacturing（中科院1區TOP，IF=10.3）在線發表了題為“Construction of dual conductive networks based on material jetting for high-performance flexible strain sensors”的研究論文。材料學院陳剛副教授為第一作者兼通訊作者，2022級碩士研究生李洋為該論文的第二作者，彭必友教授和四川大學李怡俊副研究員為共同通訊作者，西華大學為論文第一單位。研究工作得到了國家自然科學基金、有機無機復合材料國家重點實驗室開放課題、四川大學與中國核動力研究院院校聯合基金等項目的支持。

論文截圖

隨著智能穿戴設備和物聯網技術的快速發展，柔性應變傳感器在健康監測、人工智能及機器人等領域展現出廣闊的應用前景。提升柔性傳感器的靈敏度、應變響應范圍和可靠性一直是實際應用中亟待解決的問題。通過對傳感器導電網絡進行圖案化構筑，不僅可有效放大對微應變的響應，還能優化應力分布，顯著提升傳感器整體性能。據此，彭必友教授團隊利用氣溶膠噴射打印技術（AJP）非接觸、高精度及寬材料適應性的優勢，制備了一種具有雙導電網絡結構的柔性應變傳感器，并實現了導電網絡結構的多種圖案化形態與尺寸調控。所制備的典型蜿蜒形傳感器展現了0.6–80%的應變響應范圍和高達31.2的GF靈敏度。此外，傳感器在經歷2000次循環加載后，仍能穩定輸出信號，具有良好的循環穩定性。進一步的，借助AJP技術的圖案化優勢，研究團隊制備了不同網格密度的應變傳感器。結果表明，靈敏度與網格密度呈非線性關系，在2×6網格配置下，傳感器的GF最高可達47.52，突出了圖案化設計的優勢。基于AJP打印的應變傳感器在人體運動監測、摩爾斯編碼通信及UAV飛行狀態監測等應用場景中表現出色。該研究不僅成功實現了在柔性襯底表面構建圖案化的導電網絡結構，還為其它柔性電子器件的設計與構筑提供了新思路。

作者簡介：

陳剛，副教授，碩士生導師，長期從事3D打印功能器件的制備及半晶聚合物3D打印的凝聚態結構調控研究。以第一/通訊作者在Additive manufacturing、ACS Applied Materials & Interfaces、Composites science and technology、Polymer、Polymer composites等期刊上發表SCI論文多篇，已授權中國發明專利5項；主持國家自然科學基金青年基金、四川省重點研發計劃、國家重點實驗室開放課題等多個項目。

李洋，西華大學材料科學與工程學院2022碩士研究生，以第一作者發表EI論文1篇，第二作者發表SCI論文1篇，以第二發明人授權中國發明專利1項，獲全國三維數字化創新設計大賽中全國一等獎、“建行杯”四川省國際大學生創新大賽（2024）獲金獎、銅獎。

團隊介紹：

彭必友教授團隊在“傳承與創新結合，教學與科研并重，立德與育人并進”理念支撐下，通過一手抓教育教學創新，一手抓科學研究，逐漸打造了一支教育與科研相長的教學科研型隊伍。近年來，團隊圍繞高性能、多功能3D打印材料制備及可定制化3D打印設備研發等方面開展研究工作，已獲批國家自然科學基金、四川省科技廳科技重大專項、四川省科技廳重點研發項目、全國重點實驗室開放課題、成都市科技局項目、東方電氣集團等各類科研項目10余項。