Flexible Equivalent Strain Sensor with Ordered Concentric Circular Curved Cracks Inspired by Scorpion

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作者
Xiancun Meng,Tao Sun,Linpeng Liu,Changchao Zhang,Houqi Zhao,Dakai Wang,Junqiu Zhang,Shichao Niu,Zhiwu Han,Luquan Ren
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (25): 29441-29450 被引量:15
标识
DOI:10.1021/acsami.2c06703
摘要

Slit sensillum, a unique sensing organ on the scorpion's legs, is composed of several cracks with curved shapes. In fact, it is just its particular morphological distribution and structure that endows the scorpions with ultrasensitive sensing capacity. Here, a scorpion-inspired flexible strain sensor with an ordered concentric circular curved crack array (CCA) was designed and fabricated by using an optimized solvent-induced and template transfer combined method. The morphology of the cracks can be effectively controlled by the heating temperature and the lasting time. Instead of the nonuniform stress distribution induced by disordered cracks, ordered concentric circle curved structures are introduced to generate a uniform stress distribution and larger deformation, which can significantly improve the performance of the strain sensor. Thus, the CCA sensor exhibits ultrahigh sensitivity (GF ∼ 7878.6), excellent stability (over 16 000 cycles), and fast response time (110 ms). Furthermore, the CCA sensor was demonstrated to be feasible for monitoring human motions and detecting noncontact vibration signals, indicating its great potential in human-health monitoring and vibration signal detection applications.
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