可拉伸的应变传感器在可穿戴电子设备、义肢以及柔性机器人等多个领域都有重要应用，比如运动监测、生物医学、柔性机器人的感知和控制。具有高应变范围、小迟滞和快速响应速度的应变传感器可以用于精确测量物体的大范围动态变形。目前，大部分可拉伸的应变传感器是基于可拉伸的导电材料(比如导电聚合物、液态金属等) 用于电阻式或者电容式传感。尽管这些传感器可以实现较大的拉伸性，但也表现出较大的电机械迟滞、较慢的反应和恢复速度、缺乏长期稳定性等缺点。

  美国南加州大学航空与机械系赵航波课题组报道了一种新型可拉伸的电容式应变传感器，在实现高拉伸性(200%应变)的同时有极低的迟滞(1.2%) 以及应变反应时间(低于22毫秒)。这种传感器还能测量压缩应变，同时具有微小的传感区域(约5平方毫米)来精确测量局部应变，对应变还有方向性的电容变化。这种微型柔性传感器非常适用于通过简单的粘贴过程准确测量目标物体的局部变形，在柔性机器人、可穿戴和可植入电子等领域都有潜在应用。

图1 折纸电容式应变传感器的设计、传感原理和构造。

图2 基本传感器结构设计以及传感器形成和拉伸的力学特性。

图3 传感器拉伸测试以及不同传感器结构的性能表征曲线。

图4  传感器性能的表征包括响应和恢复时间、应变速率、应变分辨率以及传感器的重复性能。

图5  传感器在测量柔性臂的形变上的应用。

  这项研究以"High-stretchability and low-hysteresis strain sensors using origami-inspired 3D mesostructures”为题发表在Science Advances上。南加州大学航空与机械系助理教授赵航波为论文通讯作者，博士生黄星豪为论文第一作者。

  原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh9799

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