- 軟壓力傳感器的突破解決了該領域最具挑戰性的瓶頸
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2021/11/22
近年來，隨著可追蹤脈搏、大腦功能、汗液中的生物標志物等的可穿戴設備的發展，醫學傳感技術取得了長足的進步。然而，現有的可穿戴壓力傳感器存在一個大問題：即使是最輕微的壓力，就像傳感器上的緊身長袖襯衫一樣輕，都會使它們偏離軌道。
德克薩斯州的工程師已經解決了這個困擾該領域多年的問題。他們通過創新有史以來第一個混合傳感方法來做到這一點，該方法允許設備擁有當今使用的兩種主要類型傳感器的特性。
“柔性壓力傳感器領域非常擁擠，二十年后我們遇到了瓶頸，因為沒有人能夠解決壓力和靈敏度之間的權衡，”航天工程與工程力學系副教授盧南樹說。今天發表在Advanced Materials上的新研究的通訊作者。“這是第一個能夠利用新的混合模式來承受壓力而不顯著降低靈敏度的傳感器。”
今天的軟壓力傳感器通常由三層組成——夾在一對電極之間的可變形傳感層。這些傳感器通常分為兩類——壓電容式和壓阻式。
Lu 的團隊利用導電且高度多孔的納米復合材料作為傳感層，并為傳感器添加了額外的絕緣層，使其具有兩種類型的傳感器的功能。這種新的混合傳感使其能夠更好地承受壓力。
典型的傳感器在承受除輕微觸摸之外的任何壓力時，靈敏度會下降 10 倍。該傳感器應用于測試對象的前額，能夠承受佩戴在其上的緊身虛擬現實耳機的壓力，而靈敏度損失很小。壓力不僅會導致許多傳感器的精度下降，而且會削弱提供讀數的能力。
“當我們施加外部壓力時，靈敏度下降，但在零壓力下仍與其他傳感器相當，”盧說，他還在電氣與計算機工程系、沃克機械工程系、生物醫學工程系任職和 UT Austin 的德克薩斯材料研究所。
Lu 長期以來一直是這個傳感領域的先驅，主要是通過她的電子紋身技術——一系列重量輕且可拉伸的設備，它們可以長時間放置在心臟、大腦或肌肉上，幾乎不需要不適。
但是，Lu 對這些傳感器和電子紋身有著更宏偉的愿景。她正在研究如何讓傳感器材料包裹在幾乎任何物體上，并使其具有人類皮膚的敏感性。最明顯的應用是將其包裹在機器人手和手指上，讓它們能夠通過觸摸來識別物體。但它還能做很多其他的事情。
“應用程序可能是無限的，”盧說。“可拉伸的電子皮膚幾乎可以包裹在任何物體上。”
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