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美國科學(xué)家制造出透明超延展壓力傳感器

發(fā)布時(shí)間:2011-11-01

產(chǎn)品特性:
  • 能精確測量加在其上面的壓力
  • 具有驚人的彈性
應(yīng)用范圍:
  • 可用于多種醫(yī)療或電子領(lǐng)域

據(jù)報(bào)道,美國斯坦福大學(xué)化學(xué)家開發(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(yī)療或電子領(lǐng)域,如制造觸感義肢、機(jī)器人、壓力傳感繃帶、計(jì)算機(jī)觸摸屏等。相關(guān)論文發(fā)表在10月23日的《自然·納米技術(shù)》上。

由斯坦福大學(xué)化學(xué)工程副教授鮑哲南(音譯)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)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(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(chǔ)存了電荷,更像一種電池。當(dāng)對傳感器施加壓力時(shí),中間層硅酮就被壓緊,所儲(chǔ)存的電荷數(shù)量會(huì)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(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,放開后能完全恢復(fù)。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。“它們能像彈簧似的被反復(fù)拉伸而不會(huì)產(chǎn)生永久形變。”鮑哲南解釋道,“拉伸或放開它的導(dǎo)電性相同,這是很重要的,因?yàn)閭鞲衅魈綔y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(jié)構(gòu),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(dāng)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,沿著中心向外變形越來越小,如果以相反方向拉伸,最大形變會(huì)出現(xiàn)在兩個(gè)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(cè)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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