Current Issue: <JZUS-A>
Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering)
ISSNs 1673-565X (Print); 1862-1775 (Online); CN 33-1236/O4; started in 2000, Monthly.
JZUS-A is a peer-reviewed physical and engineering journal, indexed by SCI-E, Ei Compendex, INSPEC, CA, SA, JST, AJ, ZM, CABI, ZR, CSA, etc. It mainly covers research in Applied Physics, Mechanical and Civil Engineering, Environmental Science and Energy, Materials Science and Chemical Engineering, etc.
Impact factor: 0.408 (2011), 0.527 (2012), 0.608 (2013), 0.882 (2014), 0.941 (2015), 1.214 (2016), 1.215 (2017), 1.369 (2018), 1.490 (2019), 2.263 (2020), 2.485 (2021), 3.2 (2022), 3.4 (2023), 3.9 (2024), 4.3 (2025).
Journal of Zhejiang University-SCIENCE A
ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly
2026 Vol.27 No.10 P.1043-1194
<13> <10>CONTENTS
Special Feature on Flexible Wearable and Implantable Electronics and Applications
Guest Editors: Xinge YU, Li ZHANG, Tiefeng LI, Peng ZHAO, Jizhou SONG, Kaichen XU, Geng YANG, Kewang NAN
Editorial
Editorial: Flexible electronics for intelligent sensing and soft systems
Kaichen XU, Xinge YU, Li ZHANG, Tiefeng LI, Peng ZHAO, Jizhou SONG, Geng YANG, Kewang NAN
DOI: 10.1631/jzus.A26ED002 Downloaded: 12 Clicked: 19 Cited: Commented: 0(p.1043-1045) <Full Text>
机构：1浙江大学，机械学院，流体动力基础件与机电系统全国重点实验室，中国杭州，310058；2香港城市大学，生物医学工程系，中国香港，999077；3香港中文大学，机械与自动化工程系，中国香港，999077；4浙江大学，航空航天学院，交叉力学中心，中国杭州，310027；5浙江大学，工程力学系，浙江省软物质装备重点实验室，中国杭州，310027；6浙江大学，药学院，先进药物递释系统全国重点实验室，中国杭州，310058
概要：柔性电子以柔性材料、可变形结构和集成化信号处理为基础，能够在曲面、运动以及复杂环境中实现感知与信息交互。近年来，柔性电子在可穿戴健康监测、人机交互、软体机器人和智能制造等领域发展迅速，并且逐步从单一器件性能优化拓展到材料、结构、传感机制、算法和系统应用的协同设计。本专辑收集了本领域具有代表性的研究成果，介绍了柔性水下机器人、离子电子压力传感器、可调应变传感器、柔性磁力传感器、激光诱导石墨烯脉搏传感阵列以及温湿度解耦传感器等方面的研究进展，展示了柔性电子在高灵敏感知、信号解耦、稳定封装、智能识别和软体系统控制中的应用潜力。希望本期内容能够帮助读者了解柔性电子领域的研究趋势，推动柔性器件与人工智能、软体机器人及智能健康技术的进一步融合，为柔性电子系统的可靠化、集成化和工程化发展提供参考。
关键词组：
Review
Review: Flexible magnetic force sensors: manufacture, mechanisms, and applications
Huimin SHEN, Zhexin XIANG, Shaowen ZHANG, Geng YANG
DOI: 10.1631/jzus.A2600069 Downloaded: 639 Clicked: 664 Cited: 0 Commented: 0(p.1046-1072) <Full Text> <PPT > 13
机构：1上海理工大学，机械工程学院，中国上海，200093；2浙江大学，流体动力基础件与机电系统全国重点实验室，中国杭州，310058
概要：近年来柔性磁力传感器在可穿戴设备、机械手交互及软体机器人领域发展迅速，凭借出色的灵敏度、多维力感知与形变能力广受关注。这类传感器以磁性颗粒复合柔性聚合物制得的磁性薄膜为核心，依靠磁信号与力学信号的耦合关系实现触觉检测。本文从制备工艺、解析建模与数据驱动两类力解耦方式、核心传感性能以及各类前沿应用四个方面系统综述了柔性磁力传感器的研究现状，对比了不同技术方案的优劣，并指出磁性填料分散不均导致的器件性能差异、繁琐的校准流程与循环使用引发的信号漂移是当前主要瓶颈。最后，本文展望了仿生结构设计、人工智能协同集成等发展方向，旨在为提升柔性磁力传感器的传感性能、拓展其应用边界提供参考。
关键词组：
Research Article
Junhao ZHANG, Jiancheng YU, Yinglong CHEN, Yu TIAN, Qi ZHANG, Jie SUN, Xiaolong YU, Shilong LI, Yongjun GONG
DOI: 10.1631/jzus.A2500507 Downloaded: 1291 Clicked: 1772 Cited: 0 Commented: 461(p.1073-1094) <Full Text> <PPT > 12
机构：1中国科学院沈阳自动化研究所，机器人与智能系统全国重点实验室，中国沈阳，110169；2大连海事大学，船舶与海洋工程学院，中国大连，116026；3天津大学，精密测试技术及仪器全国重点实验室，中国天津，300072；4哈尔滨工程大学，水声技术全国重点实验室，中国哈尔滨，150001
目的：传统刚性水下机器人在狭窄、非结构化及动态变化的环境中适应性有限，易出现机动性不足、操控精度低等问题。本文旨在研发一种融合刚性自推进单元与模块化软关节的混合可重构水下机器人，并建立刚柔统一运动学模型与优先级控制策略，进而提升水下机器人在复杂约束环境中的作业可靠性。
创新点：1.提出柔性万向节模型，其可准确描述非正常曲率弯曲和大变形工况，突破传统常曲率模型的局限性；2.构建刚柔统一运动学模型框架，以实现高效推进与灵活机动适配；3.开发融合矢量任务与标量约束的优先级控制策略，并通过零空间投影保障安全约束下的任务执行。
方法：1.设计刚性自推进模块与织物增强液压软关节交替的混合架构，并配置正交矢量推进器与可调刚度软关节，以优化结构参数；2.建立刚柔统一运动学模型，并通过四参数表征软关节变形，推导统一齐次变换矩阵与动力学方程；3.构建优先级控制框架，以区分末端执行器轨迹跟踪等向量任务与避障、关节限位等标量任务，并通过激活矩阵动态调整任务优先级；4.开展螺旋上升、俯仰上浮、直线推进及避障等仿真与水池实验，验证模型与控制策略的有效性。
结论：1.刚柔耦合架构使机器人兼具高速推进与高机动性；最小转弯半径为0.89 m，且最大前进速度为3.02 m/s。2.刚柔统一运动学模型在非正常曲率场景下的建模精度显著优于传统常曲率模型，且轨迹误差更小。3.优先级控制策略可有效协调多目标冲突，并在保障避障和关节安全的同时，实现精准轨迹跟踪，进而提升复杂环境作业适应性。
关键词组：
Menghui XIANG, Cong ZHAI, Congcong HAO, Guirong WU, Jin CHAI, Yunlong ZHAO, Zekai HUANG, Bin YAO, Heying ZHANG, Mengran LIU, Lei NIE, Xiewen WEN, Chenyang XUE, Libo GAO
DOI: 10.1631/jzus.A2500648 Downloaded: 1486 Clicked: 1779 Cited: 0 Commented: 462(p.1095-1106) <Full Text> <PPT > 11
机构：1厦门大学，萨本栋微米纳米科学技术研究院，智能仪器与装备，中国厦门，361005；2崂山实验室，中国青岛，266237；3中北大学，仪器科学与动态测试教育部重点实验室，中国太原，030051；4厦门大学，化学化工学院，中国厦门，361005；5湖北工业大学，机械工程学院，现代制造数量工程湖北省重点实验室，中国武汉，430068；6香港理工大学，工业与系统工程系，三维打印技术中心实验室，超精密加工技术国家重点实验室，中国香港，999077
目的：柔性压力传感器已成为可穿戴电子设备、水下监测和人机界面发展的关键部件。然而，开发能够在陆地和水下环境中无缝运行的统一传感平台仍然是一个挑战。
创新点：1.通过将传感器与金字塔微结构和离电式感知机理结合获得了高灵敏度（370 kPa-1）、快速响应和短恢复时间（20 ms）等优异性能；2.传感器实现了在可穿戴健康监测领域及水下智能通讯领域的双重应用。
方法：基于倒模方法制造传感器敏感层，而敏感材料由碳纳米管、离子液体及聚氨酯等材料混合而成，辅以丝网印刷等工艺进行传感器的制备。
结论：1.在可穿戴健康监测领域，该传感器展示了辨别微弱人体脉搏信号的能力；2.结合中国传统脉诊方法，可以确定最佳取脉压力点，进而促进高保真脉搏波形的采集；3.在水下智能通信领域，传感器可用于采集莫尔斯电码信号，并通过深度学习算法对其进行准确分类。这项工作不仅验证了传感器的高性能，还展示了其双重功能，将人类医疗保健与智能水下交互无缝连接，显著扩大了柔性传感技术的应用范围。
关键词组：
Ziao SHEN, Minjian WANG, Xiujun FU, Guangqiang ZHANG, Xiangtao PAN, Ye QIU, Yi SONG, Aiping LIU, Ye TIAN, Huaping WU
DOI: 10.1631/jzus.A2600179 Downloaded: 13 Clicked: 23 Cited: Commented: 0(p.1107-1122) <Full Text> <PPT > 11
机构：1浙江工业大学，机械工程学院，中国杭州，310023；2浙江工业大学，台州研究院，中国台州，318000；3浙江工业大学，全省高精高效复合加工技术与装备重点实验室，中国杭州，310023；4浙江工业大学，特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室，中国杭州，310023；5浙江理工大学，光电材料与器件中心，中国杭州，310018
目的：开发兼具高灵敏度和宽传感范围的门控应变传感器对于医疗监护、运动监测以及人机交互等任务至关重要。然而，传统门控传感器在制备后缺乏实时可调性，且可调范围有限。本文旨在基于可拆卸负泊松比超材料的协同设计，开发一种全范围可调的门控柔性应变传感器。
创新点：1.集成可拆卸负泊松比超材料与门控应变传感器，实现传感响应区间的双向实时可逆调控。2.设计楔形微柱门控结构，将最高灵敏度提升至3049，最小检测应变降至0.08%。3.构建"弹性带-传感器-监测"集成系统，精准监测双杠臂屈伸、弯举等动作并适配不同身高，为运动损伤预防与健康监测提供新方案。
方法：1.基于Abaqus有限元仿真，验证楔型微柱提升灵敏度的力学机理，并分析矩形穿孔板超材料的单胞参数、埋设深度及厚度对泊松比和横向应变的影响。2.通过实验优化制备工艺，筛选出最优离子液体，确定等离子处理时长与填充量，并制备楔型微柱门控式传感器及不同参数的负泊松比超材料贴合层。3.通过传感性能测试，对比楔型与方形微柱的灵敏度及检测极限，分析超材料排布方式对响应区间与检测极限的调控效果，并测定响应时间、循环稳定性、应变及频率适应性。4.通过将传感器集成于弹力带构建运动监测系统，测试双杠臂屈伸、弯举等动作的信号响应，并验证更换超材料层是否可实现不同身高人群的个性化运动监测与损伤预警。
结论：1.基于可拆卸负泊松比超材料的协同设计，成功开发了一种全量程可调谐的门控柔性应变传感器。2.通过系统研究穿孔板几何参数对泊松比的影响，建立了一种用于调控该传感器响应行为的可靠机制。3.楔形结构可放大应变引起的横截面积变化，赋予传感器高灵敏度（应变系数为3049）和超低检测限（0.08%）。4.该门控应变传感器响应时间快（100 ms）、稳定性极佳（2000次循环后变化可忽略不计）且频率适应性强。
关键词组：
High-sensitivity and robust laser-induced graphene sensing arrays for spatiotemporal pulse mapping
Guoxi LUO, Diying PI, Wenyan LI, Min LI, Ping YANG, Ryutaro MAEDA, Libo ZHAO, Zhuangde JIANG
DOI: 10.1631/jzus.A2600182 Downloaded: 562 Clicked: 508 Cited: 0 Commented: 0(p.1123-1137) <Full Text> <PPT > 11
机构：1西安交通大学，精密微纳制造技术全国重点实验室、国家医疗创新产学研中心、微/纳米制造与测量技术国际联合实验室、陕西省极端环境特殊传感与检测技术创新中心，中国西安，710049；2山东省先进材料与绿色制造实验室，中国烟台，264000；3西安交通大学，机械工程学院，中国西安，710049；4西安交通大学，仪器科学与技术学院，中国西安，710049
目的：心血管疾病（CVD）是全球主要致死原因之一。通过实时监测脉搏等生理信号，可有效诊断心血管状况并预防心血管疾病发生。本文基于激光蚀刻技术开发出柔性激光诱导石墨烯（LIG）压力脉冲传感器阵列，具有高灵敏度、一致性和稳定性。
创新点：1.通过微结构制造提升传感器灵敏度；2.通过掺杂改性三维多孔石墨烯，提升传感器一致性；3.通过柔性键合封装，提升传感器稳定性。
方法：1.基于材料力学和有限元分析，分析并优化聚酰亚胺（PI）基底上微槽结构引入及详细结构参数对外部压力敏感的影响；2.通过激光刻蚀、二硫化钼（MoS2）修饰改性、化学键合封装工艺制备并强化LIG敏感单元的一致性和稳定性；3.通过专用电路和算法的开发，实现人体脉搏信号的三维重构与成像。
结论：1.通过有限元分析和精密切削加工工艺在PI基底上设计并加工出应力集中结构设计，提升传感灵敏度；2.通过MoS2修饰改性三维多孔石墨烯，提升传感器一致性；3.开发PI基底与外层聚二甲基硅氧烷（PDMS）之间的高强度化学键合工艺，实现了柔性封装，提升传感器稳定性。
关键词组：
Mengran LIU, Ziming LI, Yingying DAI, Chongjie JIANG, Junwen HUANG, Zhenghong LUO, Jinhui ZHANG, Wei ZHOU, Wendi GAO, Tao LUO
DOI: 10.1631/jzus.A2600298 Downloaded: 225 Clicked: 285 Cited: 0 Commented: 0(p.1138-1152) <Full Text> <PPT > 12
机构：1湖北工业大学，机械工程学院，现代制造质量工程湖北省重点实验室，中国武汉，430068；2厦门大学，智能制造学院（萨本栋微米纳米科学技术研究院），中国厦门，361102；3西安交通大学第二附属医院消化内科，西安交通大学仪器科学与技术学院，精密微纳制造技术全国重点实验室，国家医学攻关产教融合创新平台，教育部微纳制造与测试技术国际合作联合实验室，中国西安，710049
目的：高度集成的小型柔性温湿度传感器易受温湿度信号交叉串扰影响，从而降低生理监测的准确性。本文旨在构建一种热电式温度传感器和电容式湿度传感器集成于同一柔性基底的温湿度双模态传感器，通过异质传感机制降低了固有串扰，并结合算法补偿实现温湿度信号的高精度解耦，以实现其在可穿戴生理监测领域的应用。
创新点：1.提出热电-电容混合集成策略，从传感机制层面抑制温湿度测量的双向串扰。2.建立二阶多项式回归补偿模型，实现温湿度信号的实时在线解耦。
方法：1.通过FPC工艺、激光诱导石墨烯和磁控溅射工艺相结合，实现单一柔性PI基底上，热电偶温度敏感单元与电容式湿度敏感单元的微型化混合集成；2.通过不同温度和湿度条件下的串扰特性试验，定量分析双参数信号串扰，建立二阶多项式回归模型补偿温度引起的湿度信号漂移；3.构建基于AD5941、HX711和ESP32的柔性采集系统，实现温湿度信号采集、热电偶冷端补偿、串扰实时解耦和数据的蓝牙无线传输，并开展呼吸、咳嗽、运动过程中皮肤温湿度变化及不同织物覆盖条件下皮肤-织物微环境的监测实验。
结论：1.热电式温度传感与LIG/GO电容式湿度传感的混合集成能够有效降低温湿度信号之间的固有串扰，并形成以温度对湿度影响为主的非对称单向串扰特性，有利于简化后续算法解耦复杂性，提升解耦精度。2.二阶多项式补偿模型能够有效校正温度引起的湿度漂移，在温湿度同步变化条件下仍可获得较高的测量准确性，实现温湿度双模信号的高精度解耦。3.所构建的柔性温湿度传感系统可实现呼吸、咳嗽、运动出汗以及皮肤-织物微环境中的温湿度动态监测，表明其在可穿戴健康监测、运动状态评估及多模态生理感知方面具有较好的应用潜力。
关键词组：
Regular papers
Evaluating and predicting tunnel overbreak by integrating cloud modeling and fuzzy evaluation theory
Shibin YAO, Jian ZHOU, Biao HE, Chuanqi LI
DOI: 10.1631/jzus.A2500581 Downloaded: 500 Clicked: 740 Cited: 0 Commented: 0(p.1153-1168) <Full Text> <PPT > 13
机构：1中南大学，资源与安全工程学院，中国长沙，410083；2科克大学，土木、结构与环境工程系，爱尔兰科克，T12 K8AF
目的：钻爆法隧道施工过程中，在地质条件、钻孔精度、装药结构和爆破参数等因素的共同影响下会出现超挖，导致实际开挖轮廓超出设计边界，进而增加出渣、回填和支护成本，并可能影响围岩稳定性与施工安全。本文旨在针对隧道超挖评价中指标多源、边界模糊和等级过渡不确定等问题，建立一种融合云模型、模糊评价理论和主客观组合赋权的综合评价与预测方法，实现隧道超挖风险等级识别、等级过渡特征表征和超挖面积定量预测，为钻爆法隧道施工中的超挖控制和爆破参数优化提供参考。
创新点：1.建立考虑地质条件与爆破参数的隧道超挖多指标评价体系；2.对比多种客观赋权方法，并将最优客观权重与专家主观权重融合，构建综合评价模型；3.通过云模型实现超挖风险等级及等级过渡的可视化表达；4.建立综合评价得分与超挖面积之间的预测关系。
方法：1.基于HuXiTai隧道523组现场数据，选取围岩质量评分、断面面积、装药深度比、单位耗药量、循环进尺、炮孔密度和炮孔深度7个指标，建立隧道超挖评价指标体系（图4）；2.采用多种客观赋权方法和专家主观赋权方法计算指标权重，并通过评价准确率筛选最优客观赋权结果，进一步构建主客观融合的综合评价模型（表1）；3.利用云模型生成超挖风险等级云图，对实测超挖面积及综合评价结果进行可视化分析，并表征超挖风险等级及相邻等级过渡特征（图10~13）；4.以综合评价得分为自变量，实测超挖面积为因变量建立线性回归模型，得到超挖面积预测公式（公式(9)），并验证综合评价得分对超挖面积的预测能力（图14）。
结论：1.岭回归赋权方法在客观赋权方法中表现最优，评价准确率为83.75%；融合专家主观权重后，综合评价模型的评价准确率提高至85.28%。2.云模型评价结果表明，HuXiTai隧道整体超挖风险位于中风险至中高风险之间，且具有相邻等级过渡特征。3.基于指标众数的综合评价结果与实测超挖面积评价结果更为接近，说明所建模型能够较好反映隧道超挖风险状态。4.综合评价得分与实测超挖面积之间具有明显线性关系，且预测模型的R2为0.85，因此可用于超挖面积定量预测。
关键词组：
Tuo LU, Yongbo TIE, Sai K. VANAPALLI, Zhaoyu LI
DOI: 10.1631/jzus.A2500676 Downloaded: 604 Clicked: 709 Cited: 0 Commented: 0(p.1169-1180) <Full Text> <PPT > 11
机构：1中国地质科学院，中国北京，100037；2中国地质调查局成都地质调查中心（西南地质科技创新中心），中国成都，610218；3中国地质大学（北京），工程技术学院，中国北京，100083；4渥太华大学，工程学院土木工程系，加拿大渥太华，K1N 6N5
目的：本文旨在系统研究冻融循环对重塑冰碛土的力学性质劣化及其微观结构演化机制，并提出冻融作用下的冰碛土强度劣化数学方程。
创新点：1.提出的新型灰色模型能够有效捕捉冰碛土在冻融循环中的力学参数劣化规律。2.通过微CT扫描技术揭示了冻融循环对冰碛土劣化的微观机制，并定量分析了孔隙率和平均孔径大小的变化对宏观力学的影响。
方法：1.通过冻融循环试验、三轴剪切试验、无侧限压缩试验和微CT扫描等综合实验手段，详细研究冻融循环对重塑冰碛土力学性能的影响（图2和3）；2.运用微CT扫描技术，分析冻融循环下冰碛土微观结构（如孔隙率和孔裂隙大小）的变化，并研究微观结构变化如何驱动力学性能劣化（图8和9）；3.基于0至10次冻融循环数据建立新的灰色模型，并验证该模型在第15次和第20次冻融循环中对强度参数等的预测（公式(5)和(10)，图4和11）。
结论：1.本研究揭示了冰碛土在冻融循环中力学劣化特征遵循的三个阶段：快速下降、适度减少和平稳期。内聚力、初始弹性模量和剪切强度在低围压下的损失幅度较大（40%~50%），而在高围压下的损失幅度较小（10%~30%）。2.冻融循环显著影响冰碛土的微观结构：孔隙率从14.25%增加到18.69%，而平均孔径从69.83 μm增加到90.44 μm。微观结构变化是导致力学性能退化的主要机制。3.建立的新灰色模型在第15次和第20次冻融循环中强度的最大相对误差保持在6%以内。
关键词组：
Subbranch circuit approach for controlling neuronal dynamics in a memristive Josephson system
Ying XU, Fuqiang WU
DOI: 10.1631/jzus.A2600078 Downloaded: 848 Clicked: 877 Cited: 0 Commented: 0(p.1181-1194) <Full Text> <PPT > 9
机构：1山东师范大学，数学与统计学院，中国济南，250014；2宁夏大学，数学统计学院，中国银川，750021
目的：针对神经元电路的精确控制问题，本研究提出并验证了一种基于外部电容器目标并联分流的新型控制方法。通过构建集成忆阻器、约瑟夫森结和非线性电阻的混合电路，并在非线性电阻两端并联外部电容支路，以实现对神经元放电模式的精确操控。
创新点：1.提出并验证了基于外部电容目标并联分流的神经元电路控制新方法。2.阐明了外部支路通过局部分流效应和异步能量响应扰动系统全局平衡的调控机理。
方法：1.构建包含忆阻器、约瑟夫森结和非线性电阻的混合神经元电路，并在非线性电阻上并联引入外部电容支路。2.通过连续调节外部电容参数，实现系统在不同放电模式之间的可控切换。3.分析刺激幅值变化对系统内部能量分布框架的影响，揭示双维调控机理。
结论：1.外部电容支路通过与非线性电阻的并联连接，能够有效实现对神经元电路放电模式的调控。2.外部电容参数与刺激幅值共同构成"模式-能量"调控系统。3.该控制方法为构建可重构、可预测的神经形态电路提供了新的物理实现路径。
关键词组：