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新傳感器由嵌入彈性聚合物中的銀納米線網絡組成。聚合物具有均勻深度的平行切割圖案，從材料的任一側交替：從左側切割一個，然后從右側切割一個，然后從左側切割一個，依此類推。這種特征 - 圖案切割 - 可以在不犧牲靈敏度的情況下實現更大范圍的變形。 來源：吳爽，北卡羅來納州立大學

北卡羅來納州立大學的研究人員開發了一種可拉伸的應變傳感器，它具有靈敏度和范圍組合，使其能夠以比以前的技術更大的運動范圍檢測應變的微小變化。研究人員通過創建新的健康監測和人機界面設備來展示傳感器的實用性。

他們的研究論文“基于裂紋擴展和開放的高度靈敏，可拉伸和堅固的應變傳感器”發表在ACS Applied Materials & Interfaces雜志上。

應變是衡量材料從其原始長度變形的程度的量度。例如，如果將橡皮筋拉伸到其原始長度的兩倍，則其應變將為 100%。

“測量應變在許多應用中都很有用，例如測量血壓的設備和跟蹤身體運動的技術，”朱勇說，他是該論文的通訊作者，北卡羅來納州立大學機械和航空航天工程的安德魯·A·亞當斯杰出教授。

為了證明傳感器可以變形多遠，研究人員創造了一種可穿戴設備，用于監測人的背部運動，該設備可用于物理治療。來源：吳爽，北卡羅來納州立大學

“但到目前為止，已經有一個權衡。能夠檢測小變形的靈敏應變傳感器不能拉伸得太遠。另一方面，可以拉伸到更大長度的傳感器通常不是很敏感。我們開發的新傳感器既靈敏又能夠承受明顯的變形，“朱說。“另一個特點是，即使在過度應變的情況下，傳感器也非常堅固，這意味著當施加的應變意外超過感應范圍時，它不太可能斷裂。

新傳感器由嵌入彈性聚合物中的銀納米線網絡組成。聚合物具有均勻深度的平行切割圖案，從材料的任一側交替：從左側切割一個，然后從右側切割一個，然后從左側切割一個，依此類推。

“這個特征 - 圖案切割 - 可以在不犧牲靈敏度的情況下實現更大范圍的變形，”該論文的作者，近期在北卡羅來納州立大學獲得博士學位的吳爽說。

為了證明傳感器在人機界面設備中的實用性，研究人員創建了一個三維觸摸控制器，可用于控制視頻游戲。來源：吳爽，北卡羅來納州立大學

傳感器通過測量電阻變化來測量應變。隨著材料的拉伸，阻力增加。傳感器表面的切口垂直于其拉伸方向。這做了兩件事。首先，切割允許傳感器明顯變形。由于表面的切口拉開，形成鋸齒形圖案，因此材料可以承受實質性變形而不會達到斷裂點。其次，當切口拉開時，這迫使電信號進一步傳播，沿著鋸齒形上下傳播。

“為了證明新傳感器的靈敏度，我們用它們來制造新的可穿戴血壓設備，”朱說。“為了證明傳感器可以變形多遠，我們創造了一種可穿戴設備來監測人的背部運動，這對物理治療具有實用性。

“我們還演示了人機界面，”吳說。“具體來說，我們使用傳感器創建了一個可用于控制視頻游戲的三維觸摸控制器。

“該傳感器可以很容易地集成到現有的可穿戴材料中，如織物和運動膠帶，便于實際應用，”朱說。“而這一切只是觸及了表面。我們認為，隨著我們繼續使用這項技術，將會有一系列額外的應用。

該論文由北卡羅來納州立大學博士生凱瑟琳·穆迪（Katherine Moody）共同撰寫;以及北卡羅來納州立大學前本科生Abhiroop Kollipara。