随着人工智能、可穿戴电子学、生物医学工程等领域的不断发展，人们对具有柔性、高性能传感器件的需求也不断增加。其中柔性压力传感器作为一种应用最广泛的传感器件而受到广泛关注。近年来，研究者通过对传感功能层的材料和结构进行设计，传感器的性能不断提高，但是仍然存在以下不足：

（1）柔性压力传感器的高灵敏度和宽量程难以兼顾，限制了其应用和发展。

（2）柔性压力传感器微结构的制备通常采用光刻技术或者生物模板法，难以实现微结构快速、大面积制备。

针对上述问题，浙江清华柔性电子技术研究院的研究人员提出了一种基于可调控多层次微结构的柔性压力传感器设计策略，利用超快激光高效率、高精度以及大幅面加工特性，研究人员在柔性基材聚二甲基硅氧烷（PDMS）表面刻蚀具有高度梯度的多层次微结构，旋涂银纳米线（AgNWs）后与叉指电极组成三明治结构。在施加压力过程中，各级微结构与叉指电极有序接触，实现器件在高灵敏度下延长测量范围的效果，同时也有利于传感器性能的按需设计和制备。该成果以“High Performance Flexible Pressure Sensor Based on Controllable Hierarchical Microstructures by Laser Scribing for Wearable Electronics”为题，发表在《Advanced Materials Technologies》上。

柔性压力传感器制备流程、结构及传感机理

通过调节激光平均功率和扫描间距可以实现多层次微结构尺寸的调控，进而得到所需性能的压力传感器件。所制备的柔性压力传感器在0-22kPa内灵敏度为4.48 kPa^-1，在27-65 kPa范围内灵敏度仍有0.86 kPa^-1。另外，可以对3Pa的微小压力进行检测，响应时间小于7 ms，循环稳定性好。

柔性压力传感器性能分析

得益于这些优异的性能，该柔性压力传感器可以实现人体脉搏、呼吸、震颤监测以及压力分布监测，展示了器件设计策略的良好实用性，同时也表明在人体健康监测和人机交互方面具有巨大的应用前景。

柔性压力传感器用于脉搏、呼吸及震颤监测

柔性压力传感器用于压力分布监测

浙江清华柔性电子技术研究院助理研究员杜琦峰博士为文章的第一作者，浙江清华柔性电子技术研究院是清华大学探索多学科交叉与校地合作新模式的试点，是浙江省人民政府与清华大学共同打造的新型高端科研机构。

清华大学冯雪教授和浙江清华柔性电子技术研究院陈颖博士是论文通讯作者，冯雪教授团队长期致力于研究超常规环境下力学和柔性电子技术，发展可延展／超柔性等超常规微器件与大规模集成技术，所发展的柔性电子技术用于健康医疗、智能感知及重大装备，近年来在《Science Advances》、《Advanced Materials》、《Advanced Functional Materials》、《Journal of the Mechanics and Physics of Solids》等期刊发表一系列高水平论文。该项研究得到了国家自然科学基金、浙江省重点研发计划及浙江省自然科学基金等的资助。

Qifeng Du, Lanlan Liu, Ruitao Tang, Jun Ai, Zhijian Wang, Qiqi Fu, Chongxiao Li, Ying Chen*, and Xue Feng*，High Performance Flexible Pressure Sensor Based on Controllable Hierarchical Microstructures by Laser Scribing for Wearable Electronics，Adv. Mater. Technol. 2021, 2100122.

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202100122.