美國科學家制造出透明超延展壓力傳感器

時間:2019-10-18 09:59?????? 來源: 領潔衛浴

  據美國物理學家組織網10月25日(北京時間)報道,美國斯坦福大學化學家開發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域,如制造觸感義肢、機器人、壓力傳感繃帶、計算機觸摸屏等。相關論文發表在10月23日的《自然納米技術》上。

  由斯坦福大學化學工程副教授鮑哲南(音譯)領導的研究小組開發出的這種新式傳感器就像一種透明的超級皮膚,具有驚人的彈性。其關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,中間層硅酮就被壓緊,所儲存的電荷數量會隨著改變,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太妃糖還是正在被壓得像個海綿。

  整個傳感器能以任意方向拉伸,放開后能完全恢復。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,這些都不會造成任何永久變形。它們能像彈簧似的被反復拉伸而不會產生永久形變。鮑哲南解釋道,拉伸或放開它的導電性相同,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,是通過這些彈簧一樣的納米結構,把它們作為電極。

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

  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。而新的傳感器對壓力沒有這么敏感,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,新傳感器就會擁有同樣的敏感性。

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