红外与激光工程
2023, 52(3): 20220587
1 陆军装甲兵学院装备保障与再制造系，再制造技术国防科技重点实验室，北京 100072
2 清华大学化学系，有机光电子与分子工程教育部重点实验室，北京 100084
近年来，柔性可穿戴传感器因其在健康监测、远程医疗和人机交互领域的潜在应用而受到广泛关注。石墨烯因其导电性好、柔性佳、质轻、热稳定性高等优点，而成为制备柔性可穿戴传感器的理想候选材料。人们致力于设计构筑具有合理结构的石墨烯材料，以用于下一代柔性电子产品。围绕柔性可穿戴传感器应用，综述了石墨烯材料的制备方法和石墨烯基柔性传感器件研究的最新进展。首先介绍了不同宏观形态的石墨烯材料的制备方法；然后综述和讨论了石墨烯基柔性传感器的构筑策略、工作机制、性能和应用，包括应变传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、其他模式传感器，以及柔性多模式传感器。石墨烯基柔性传感器表现出优异的灵敏度和稳定性，使其在体温监测、语音识别、脉搏、运动和呼吸检测方面展示了潜力。最后，讨论了石墨烯基柔性传感器的未来发展趋势以及存在的挑战。
石墨烯 柔性传感器 健康监测 人机交互 graphene flexible sensors health monitoring human-machine interface
河南理工大学材料科学与工程学院，河南省深地材料科学与技术重点实验室，河南 焦作 454003
碳化钛迈科烯(Ti3C2 MXene)是一种新型碳化物二维材料，具有手风琴的片层结构，受到拉伸或压缩会产生滑动或堆叠，使其内部导电路径和长度发生改变，直接影响输出电信号的变化。因此，Ti3C2 MXene可以作为传感材料，检测应力/应变。与弹性基底复合，该材料可以制备柔性传感器，检测人体的运动与健康信号。本综述阐述了Ti3C2 MXene作为应力/应变传感器的工作原理；归纳了近期Ti3C2 MXene柔性传感器的制备方法并分为6类：静电纺丝法、过滤法/涂层法、浸渍法、丝网印刷法、冷冻干燥法、冷冻解冻法；对比讨论了这6种制备方法的关键指标：弹性基底、测量参数、最低测试极限、循环次数、测量范围、反应时间和应变灵敏度因数；列举了该传感器的常见应用场景。展望了Ti3C2 MXene柔性传感器良好的发展前景，总结了当前亟待解决的问题。
二维材料 迈科烯 复合材料 应力/应变 柔性传感器 two dimensional materials MXene composites stress/strain flexible sensor
1 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
2 田纳西大学机械航空与生物医疗工程系, 田纳西州 诺克斯维尔 37996 美国
3 四川大学电子信息学院激光微纳工程研究所, 四川 成都 610064
4 光学辐射重点实验室, 北京 100854
飞秒激光具有超短脉宽和极高峰值强度, 已广泛应用于精细加工与微纳制造领域。目前, 激光直写技术用于柔性器件的制备受到极大的关注。综述了激光直写技术的四个研究方向：1)激光直写微透镜用于广角成像; 2)激光制备纳米金/还原氧化石墨烯微超级电容器; 3)聚酰亚胺基体上多层超级电容器的制备; 4)电容生物传感器的激光制备。同时介绍了本课题组开展的相关研究工作, 可为激光直写制备微纳结构器件的研究与应用及未来发展方向提供参考。
激光制造 激光直写 飞秒激光 微透镜 超级电容器 柔性传感器
1 天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
2 清华大学 精密仪器系, 北京 100084
在结构光视觉测量系统中,激光条纹的提取精度和速率直接影响到最终测量结果的精确度.为了解决现有激光条纹提取方法难以同时达到抗干扰能力强、稳定性好和运算量小等问题,采用了一种优化Steger快速提取激光条纹中心的方法,利用梯度阈值分割出有效条纹区域,采用优化的扫描方式,用灰度重心法对条纹中心进行粗提取,然后用Hessian矩阵法对条纹中心进行精提取.对激光条纹提取原理进行了理论分析,并对软硬件设计进行了实验验证,取得了较好的实验数据.结果表明,该方法与传统方法相比,具有提取精度高、提取速率快的优点,这一结果对柔性传感器的高精度和实时性是有帮助的.
图像处理 激光条纹快速提取 优化Steger算法 柔性传感器 image processing laser stripes rapid extraction optimal Steger algorithm flexible sensor
