美國開(kāi)發(fā)人造“超級皮膚”壓力傳感器

美國斯坦福大學(xué)化學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種人造“超級皮膚”傳感器,能精確測量加在其上面的壓力,可用于多種醫療或電子領(lǐng)域,如制造觸感義肢、機器人、壓力傳感繃帶、計算機觸摸屏等。
由斯坦福大學(xué)化學(xué)工程副教授鮑哲南(音譯)領(lǐng)導的研究小組開(kāi)發(fā)出的這種新式壓力傳感器就像一種透明的“超級皮膚”,具有驚人的彈性。其關(guān)鍵成分是一種透明的單壁碳薄膜,就像微型彈簧,讓傳感器能精確測量加在其上面的壓力。

研究人員將融有納米管的懸浮液噴在兩薄層可拉伸的硅酮上,中間再夾一層容易發(fā)生形變的硅酮。中間層硅酮儲存了電荷,更像一種電池。當對傳感器施加壓力時(shí),中間層硅酮就被壓緊,所儲存的電荷數量會(huì )隨著(zhù)改變,這種變化被兩層碳納米管薄膜探測到,讓傳感器感知到自己正在被拉得像個(gè)太妃糖還是正在被壓得像個(gè)海綿。

整個(gè)傳感器能以任意方向拉伸,放開(kāi)后能完全恢復。傳感器能記錄的壓力范圍很廣,從用拇指和食指捏的力量,到一頭大象一只腳站立所施壓力的兩倍,這些都不 會(huì )造成任何永久變形?!八鼈兡芟駨椈伤频谋环磸屠於粫?huì )產(chǎn)生永久形變?!滨U哲南解釋道,“拉伸或放開(kāi)它的導電性相同,這是很重要的,因為傳感器探測或測量施加在其上面的壓力,是通過(guò)這些彈簧一樣的納米結構,把它們作為電極?!?/span>

傳感器還能探測壓力和拉力圖案的不同。當壓縮的時(shí)候,壓力方式就像一種靶心圖案,在中心的變形最大,沿著(zhù)中心向外變形越來(lái)越小,如果以相反方向拉伸,最大形變會(huì )出現在兩個(gè)力中間的一條直線(xiàn)上,沿著(zhù)這條線(xiàn)向外形變減少。

研究小組以前也曾造出一種對壓力非常敏感的傳感器,即使落上一只20毫克的蒼蠅也能探測出來(lái)。而新的傳感器對壓力沒(méi)有這么敏感,主要側重于讓它適于拉伸和透明。但只需給電極表面做些改良,新傳感器就會(huì )擁有同樣的敏感性。

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