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可穿戴设备或迎颠覆性突破!“鳄鱼皮”压力传感器可100%拉伸
来源:财联社 发表于 2023/3/21

财联社上海3月20日讯(编辑 黄君芝)在过去的几十年里,人们对开发可穿戴或贴片式电子产品产生了巨大的市场需求。开发具有多种感官的电子皮肤对于康复、医疗保健、假肢、机器人等各个领域都是至关重要的,它们可以用于监测佩戴者的环境或健康状况等等。


该技术的关键部件之一是可拉伸的压力传感器,它可以检测各种类型的触摸和压力。浦项科技大学(postech)和韩国蔚山大学(university of ulsan)的联合研究团队在这方面取得了重大突破,他们成功地创造出了受鳄鱼皮启发的可拉伸压力传感器。


据悉,他们从鳄鱼皮独特的感觉器官中获得灵感,开发出了带有微型穹顶和褶皱表面的压力传感器。其结果是一个可拉伸的压力传感器。研究成果已于近期发表在了“small”杂志上。



鳄鱼是一种可怕的掠食者,大部分时间都在水下度过,拥有一种非凡的感知小波浪和探测猎物方向的能力。这种能力是由位于它们皮肤上的一个非常复杂和敏感的感觉器官实现的。


该器官由半球形的凸起结构组成,这些凸起结构重复排列,之间以褶皱连接。当鳄鱼移动身体时,褶皱展开变形,而感知压力的凸起结构则不受机械变形的影响,这使得鳄鱼在水下游泳或捕猎时对外界刺激保持异常的敏感性。



在研究中,通过发明一种带有微小褶皱的半球状弹性聚合物(pdms)结构,其中包括长短不一的纳米线,研究团队开发出一种高度可伸缩的压力传感器,成功模仿了鳄鱼感觉器官的结构和功能。该团队称这种新型传感器的性能优于目前可用的其他压力传感器。


由于其表面的精细褶皱结构,即使在遭受重大变形时,传感器也能保持对压力的高灵敏度。当施加外部机械力时,褶皱结构舒展开,减少了负责检测施加压力的半球区域结构的压力。测试结果表明,在一个方向上拉伸到100%或同时在两个不同方向上拉伸到50%时传感器仍能以高灵敏度正常工作。


研究团队称,这种新型压力传感器可适用于各种应用的可穿戴设备。为了评估其性能,他们将传感器安装在一只塑料鳄鱼身上,并将其浸入水中。有趣的是,安装的传感器能够探测到小水波,成功地复制了鳄鱼感觉器官的感知能力。


研究人员表示,这项研究具有很强的现实意义,这种可变形的压力传感器一旦大规模商业化,对于可穿戴领域的市场的冲击将会是颠覆性的。


“这是即使受到拉伸,也能有效检测压力的可穿戴压力传感器。它可以用于假肢的压力传感器、软体机器人的电子皮肤、vr、ar、人机界面等多种应用。”他们说。

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