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- 可穿戴設(shè)備或迎顛覆性突破！“鱷魚(yú)皮”壓力傳感器可100%拉伸
- 來(lái)源：財(cái)聯(lián)社 發(fā)表于 2023/3/21
財(cái)聯(lián)社上海3月20日訊（編輯 黃君芝）在過(guò)去的幾十年里，人們對(duì)開(kāi)發(fā)可穿戴或貼片式電子產(chǎn)品產(chǎn)生了巨大的市場(chǎng)需求。開(kāi)發(fā)具有多種感官的電子皮膚對(duì)于康復(fù)、醫(yī)療保健、假肢、機(jī)器人等各個(gè)領(lǐng)域都是至關(guān)重要的，它們可以用于監(jiān)測(cè)佩戴者的環(huán)境或健康狀況等等。
該技術(shù)的關(guān)鍵部件之一是可拉伸的壓力傳感器，它可以檢測(cè)各種類型的觸摸和壓力。浦項(xiàng)科技大學(xué)（POSTECH）和韓國(guó)蔚山大學(xué)（University of Ulsan）的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在這方面取得了重大突破，他們成功地創(chuàng)造出了受鱷魚(yú)皮啟發(fā)的可拉伸壓力傳感器。
據(jù)悉，他們從鱷魚(yú)皮獨(dú)特的感覺(jué)器官中獲得靈感，開(kāi)發(fā)出了帶有微型穹頂和褶皺表面的壓力傳感器。其結(jié)果是一個(gè)可拉伸的壓力傳感器。研究成果已于近期發(fā)表在了“Small”雜志上。
鱷魚(yú)是一種可怕的掠食者，大部分時(shí)間都在水下度過(guò)，擁有一種非凡的感知小波浪和探測(cè)獵物方向的能力。這種能力是由位于它們皮膚上的一個(gè)非常復(fù)雜和敏感的感覺(jué)器官實(shí)現(xiàn)的。
該器官由半球形的凸起結(jié)構(gòu)組成，這些凸起結(jié)構(gòu)重復(fù)排列，之間以褶皺連接。當(dāng)鱷魚(yú)移動(dòng)身體時(shí)，褶皺展開(kāi)變形，而感知壓力的凸起結(jié)構(gòu)則不受機(jī)械變形的影響，這使得鱷魚(yú)在水下游泳或捕獵時(shí)對(duì)外界刺激保持異常的敏感性。
在研究中，通過(guò)發(fā)明一種帶有微小褶皺的半球狀彈性聚合物（PDMS）結(jié)構(gòu)，其中包括長(zhǎng)短不一的納米線，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種高度可伸縮的壓力傳感器，成功模仿了鱷魚(yú)感覺(jué)器官的結(jié)構(gòu)和功能。該團(tuán)隊(duì)稱這種新型傳感器的性能優(yōu)于目前可用的其他壓力傳感器。
由于其表面的精細(xì)褶皺結(jié)構(gòu)，即使在遭受重大變形時(shí)，傳感器也能保持對(duì)壓力的高靈敏度。當(dāng)施加外部機(jī)械力時(shí)，褶皺結(jié)構(gòu)舒展開(kāi)，減少了負(fù)責(zé)檢測(cè)施加壓力的半球區(qū)域結(jié)構(gòu)的壓力。測(cè)試結(jié)果表明，在一個(gè)方向上拉伸到100%或同時(shí)在兩個(gè)不同方向上拉伸到50%時(shí)傳感器仍能以高靈敏度正常工作。
研究團(tuán)隊(duì)稱，這種新型壓力傳感器可適用于各種應(yīng)用的可穿戴設(shè)備。為了評(píng)估其性能，他們將傳感器安裝在一只塑料鱷魚(yú)身上，并將其浸入水中。有趣的是，安裝的傳感器能夠探測(cè)到小水波，成功地復(fù)制了鱷魚(yú)感覺(jué)器官的感知能力。
研究人員表示，這項(xiàng)研究具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，這種可變形的壓力傳感器一旦大規(guī)模商業(yè)化，對(duì)于可穿戴領(lǐng)域的市場(chǎng)的沖擊將會(huì)是顛覆性的。
“這是即使受到拉伸，也能有效檢測(cè)壓力的可穿戴壓力傳感器。它可以用于假肢的壓力傳感器、軟體機(jī)器人的電子皮膚、VR、AR、人機(jī)界面等多種應(yīng)用�！彼麄冋f(shuō)。
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