目前，通過引入微結(jié)構(gòu)以提高傳感器性能是一種普遍的做法。盡管均勻的微結(jié)構(gòu)可以提高壓阻層的可壓縮性并從而提高器件的靈敏度，但它們具有有限的變形范圍，因此在復(fù)雜或高壓環(huán)境中的應(yīng)用受到了限制。同時(shí)，這種均勻的微結(jié)構(gòu)的制備方法，如光刻等，往往復(fù)雜，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。此外，不規(guī)則微結(jié)構(gòu)，例如砂紙模板等，已被證明可以有效提高可壓縮性，從而提高靈敏度，并擴(kuò)大監(jiān)測范圍。

然而，這種微結(jié)構(gòu)的隨機(jī)分布和不可預(yù)測性使得它們難以適應(yīng)商業(yè)生產(chǎn)和調(diào)整器件性能的需求。因此開發(fā)出更為簡單、可靠、易于生產(chǎn)的方法，提高壓力傳感器的性能和適用性是當(dāng)前技術(shù)領(lǐng)域的緊迫需求，從而推動其商業(yè)化和大規(guī)模生產(chǎn)。

受人體絨毛啟發(fā)，近日，西南交通大學(xué)楊維清/鄧維禮等報(bào)道了一種具有間歇架構(gòu)的壓力傳感器，可以有效地提高靈敏度，同時(shí)擴(kuò)大響應(yīng)范圍。得益于這種間斷結(jié)構(gòu)的兩級放大效應(yīng)，所開發(fā)的MXene壓阻生物電子器件具有461 kPa-1的高靈敏度和高達(dá)311 kPa的寬壓力檢測范圍，分別是均勻微結(jié)構(gòu)的20倍和5倍。與深度學(xué)習(xí)算法配合，所設(shè)計(jì)的生物電子器件可以有效捕捉復(fù)雜的人體運(yùn)動，并精確識別人體運(yùn)動，識別準(zhǔn)確率高達(dá)99%。

得益于該器件具有高靈敏度和寬范圍，這種靈活的傳感器被用在人體動作捕捉上，而目前大多數(shù)基于視覺的解決方案存在遮擋或記錄范圍有限的問題，因此使用可穿戴傳感器的動作捕捉是不受環(huán)境影響和遮擋影響的。我們使用1D-CNN算法實(shí)時(shí)識別人體的運(yùn)動模式，提出的模型識別精度達(dá)到99.2%。

通過可視化，證明了CNN算法學(xué)習(xí)樣本特征的能力，識別和分類能力較好。我們提出了一個(gè)深度學(xué)習(xí)輔助系統(tǒng)，使用仿生間歇結(jié)構(gòu)傳感器，可以很好地表示人體的各種運(yùn)動。所有這些結(jié)果都證實(shí)了我們的設(shè)計(jì)，包括易于批量制造的仿生間歇微結(jié)構(gòu)和壓阻性能的兩級增強(qiáng)，為下一代可穿戴生物電子產(chǎn)品提供了出色的解決方案。