【导语】水下环境感知对机器人操作至关重要，而柔性传感器因其适应性广而在深海应用中展现出巨大潜力。然而，水下柔性传感器的实现仍面临重大挑战。近期，中国科学院沈阳自动化研究所的郭洪吉等研究人员在《ADVANCED MATERIALS TECHNOLOGIES》上发表论文，提出了一种基于纳米裂纹效应的石墨烯/聚二甲基硅氧烷（PDMS）封装医疗胶带柔性传感器，用于水下机器人的姿态检测。该传感器具有高灵敏度、高疏水性和优异的稳定性，为水下应用提供了新思路。
水下环境感知对机器人操作至关重要。由于柔性传感器能够适应各种形状和表面，因此在深海生物捕获、环境检测和机械操作等科学应用中具有广泛的应用前景。然而，面对复杂的水下环境，实现水下柔性传感器以满足众多水下应用的需求仍是一项重大挑战。本文，中国科学院沈阳自动化研究所郭洪吉等研究人员在《ADVANCED MATERIALS TECHNOLOGIES》期刊(kān)发(fā)表(biǎo)名为(wèi)“A Nanocrack-Based Graphene/PDMS-Encapsulated Medical Tape Flexible Sensor for Motion Detection of Underwater Robots”的(de)论(lùn)文，受(shòu)仿(fǎng)生(shēng)结(jié)构(gòu)启(qǐ)发(fā)，如(rú)蝎(xiē)子(zi)腿(tuǐ)关节(jié)和(hé)荷(hé)叶(yè)表(biǎo)面(miàn)，提(tí)出(chū)了(le)一(yī)种(zhǒng)基(jī)于(yú)石(shí)墨(mò)烯(xī)/聚(jù)二(èr)甲(jiǎ)基(jī)硅(guī)氧(yǎng)烷(wán)（PDMS）的(de)柔(róu)性(xìng)应(yīng)变(biàn)传感器，其敏感性基于纳米裂纹效应。
该医用胶带纳米裂纹基传感器展现出高灵敏度（GF = 1.98）、高疏水性（接触角 = 133°）及弯曲循环稳定性（5000次循环测试后ΔR/R0 < 0.2）。此外，该传感器可应用于机器人手部实现精准姿态监测与交互感知。本研究成果为水下柔性传感提供了创新解决方案，对提升水下机器人及其他相关海洋领域的操作灵活性具有重要潜力和应用价值。
图文导读
图1、纳米裂纹敏化石墨烯/PDMS 封装医用胶带柔性应变传感器的制造工艺。
图2. 在医用胶带上制造纳米裂纹。
图3、不同浓度石墨烯/PDMS 的形态特征。
图4. NbG/PeMT 在水浸后发生变化。
图5. 纳米裂纹敏化石墨烯/PDMS 封装的医用胶带柔性应变传感器的性能测试图像。
图6、NbG/PeMT集成到机械手食指的近端手指关节中。
图(tú)7. NbG/PeMT的(de)应(yīng)用(yòng)集成(chéng)了机械手，用于不同的手势识别。
小结
一种基于纳米裂纹的石墨烯/聚二甲基硅氧烷（PDMS）封装医疗胶带柔性传感器用于水下机器人姿态检测的新型方法已被提出。该传感器的制造过程简单，适合大规模生产。其设计包括医疗胶带基底、作为电极的纳米裂纹金（Au）层，以及用于封装的石墨烯/PDMS层。实验结果表明，基于纳米裂纹的石墨烯/PDMS封装医疗胶带传感器应变测量范围可达(dá)30%，灵(líng)敏(mǐn)度(dù)为(wèi)GF 1.98。经(jīng)过(guò)5000次(cì)疲(pí)劳(láo)测(cè)试(shì)后(hòu)，传(chuán)感(gǎn)器(qì)展(zhǎn)现(xiàn)出(chū)优(yōu)异(yì)的(de)稳(wěn)定(dìng)重(zhòng)复(fù)性(xìng)。机(jī)器(qì)人(rén)手(shǒu)指(zhǐ)姿(zī)态(tài)监(jiān)测(cè)实(shí)验(yàn)证(zhèng)实(shí)了(le)该(gāi)传(chuán)感(gǎn)器(qì)对(duì)水(shuǐ)下(xià)机(jī)器(qì)人(rén)手(shǒu)部(bù)运(yùn)动(dòng)状(zhuàng)态(tài)的(de)实(shí)时(shí)监(jiān)测(cè)能(néng)力(lì)。综(zōng)上(shàng)所(suǒ)述(shù)，我(wǒ)们(men)提(tí)出(chū)了(le)一(yī)种(zhǒng)水(shuǐ)下(xià)柔(róu)性(xìng)传(chuán)感(gǎn)器(qì)的(de)封装方法。本文提出的NbG/PeMT传感器具有高线性灵敏度、宽测量范围、简单结构和良好重复性，使其在水下机器人姿态监测及其他相关海洋领域具有广阔应用前景。
文献：
https://doi.org/10.1002/admt.202500620
来源：材料分析与应用
