西工大刊发 CEJ：激光诱导石墨烯构筑传感网络可精准检测人体运动

标题：西北工业大学《CEJ》：三维多孔激光诱导石墨烯导电网络，实现电容压力传感器用于人体运动检测

1成果简介

激光诱导石墨烯（LIG）技术凭借其低成本、快速、图案化制备石墨烯的突出优势，近年来在柔性电子领域引发了广泛关注。然而，传统LIG基电极面临两大固有局限，严重制约了其在柔性压力传感器中的实际应用：

1. PI膜直写瓶颈——直接在聚酰亚胺（PI）薄膜上激光直写LIG，虽然工艺简便，但PI基底刚性大、不可拉伸，无法满足柔性传感对基底弹性和可形变性的需求；
2. 弹性体转移损伤——将LIG从PI转移至弹性体（如PDMS、Ecoflex）虽可赋予柔性，但转移过程不可避免地破坏LIG的三维多孔结构，导致方阻剧烈漂移（高达67.65%的增加），严重影响压力传感器的性能稳定性和重复性。

如何在不破坏LIG三维多孔结构的前提下，实现LIG电极与柔性弹性体基底的无缝、稳定集成，是柔性LIG压力传感器迈向高性能、长寿命应用的关键挑战。

本文，西北工业大学Huiling Peng、常洪龙教授、吉博文 副教授等在《Chemical Engineering Journal》期刊发表名为"In-situ fabricated LIG electrodes enabling robust capacitive pressure sensors for human motion detection"的论文。该研究提出了一种新型LIG电极原位制备工艺（in-situ fabrication process），从根本上解决了传统弹性体转移法的结构损伤和电阻漂移问题。

该策略的核心创新在于：在弹性体基底上原位诱导生成LIG，无需从PI转移，从而完整保留LIG的三维多孔网络结构。与弹性体转移法相比，原位制备的LIG电极展现出碾压级的结构稳定性和电学稳定性：

基于原位LIG电极的电容式压力传感器实现了0.8%的极低电容漂移（6000次循环）、20.33 ms / 16.95 ms的快速响应/恢复时间和13.55 Pa的超低检测下限，并成功应用于羽毛球和游泳精细技术动作的准确识别，展现了在人体运动检测领域的巨大应用潜力。

2图文导读

图1. Overview of the in-situ fabricated LIG electrode.

图2、Comprehensive performance evaluation of LIG electrodes fabricated via DLW, Transfer, and In-situ Fabrication methods.

图3、Fabrication processes of the in-situ fabricated LIG electrode and structure of LIG-based pressure sensor.

图4、Performance testing of in-situ fabricated LIG pressure sensor.

图5. Application of in-situ fabricated LIG pressure sensors in motion detection.

3小结

总而言之，该工作提出了一种新型LIG电极原位制备工艺，从根本上解决了传统弹性体转移法破坏LIG三维多孔结构、导致方阻剧烈漂移的核心难题。原位制备的LIG电极在制备后方阻仅增加8.17%（转移法67.65%），在0–90°弯曲和0–20%拉伸下方阻变化仅1.40%和−0.99%（转移法分别高达697.66%和1195.10%），展现出碾压级的结构稳定性和电学可靠性。基于原位LIG电极的电容式压力传感器实现了6000次循环0.8%极低电容漂移、20.33/16.95 ms快速响应/恢复和13.55 Pa超低检测下限，并成功应用于羽毛球和游泳精细技术动作的准确识别。该原位制备策略为高性能柔性LIG压力传感器的设计与工程化实现提供了关键技术基础，在运动科学、康复医学、人机交互等领域具有广阔的应用前景。

文献：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.177151

来源：材料分析与应用