高度敏感、可伸展和可调节的基于平行微门的应变传感器

摘要：对具有可定制灵敏度的可伸展应变传感器的需求在各种应用中不断增加，涵盖了从人体运动检测到植物生长监测。然而，在数字制造可扩展且成本效率高的具有针对不同需求的定制灵敏度的应变传感器方面，仍存在一个主要挑战。目前，缺乏简单的数字制造方法，可以以可控的方式调整应变灵敏度，而无需改变材料，也不影响线性。在本研究中，提出了基于平行微门的应变传感器，其应变灵敏度可以通过全激光制造过程系统地调整，而无需任何材料替换。该技术采用两步直接激光写入方法，结合了激光去蚀刻和激光标记的成熟能力，具有高达433%的可变仪表因子（GF = 168），为纳米复合应变传感器的大规模生产铺平了道路。基于平行微门的应变传感器在超低应变（ɛ = 0.001）下表现出卓越的信噪比，使其非常适合监测植物的逐渐生长。作为应用演示，所提议的传感器被部署在番茄植物上，以捕捉它们在不同种植条件下的生长，包括水培和土壤介质，以及不同的灌溉方案。