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- 新型電子傳感器像人體皮膚一樣靈敏
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2012/8/9
據(jù)英國《自然》雜志網(wǎng)站報道，韓國首爾大學(xué)研究人員從甲蟲的翅膀獲得靈感，研發(fā)出一種柔韌的電子傳感器，其能捕捉到一只瓢蟲行走時的輕柔腳步聲，也可以區(qū)分剪力和扭力，就像人體皮膚一樣。它還可以綁在手腕上，作為心率監(jiān)測器使用。29日出版的《自然材料》雜志對傳感器的設(shè)計進(jìn)行了描述。
研究人員解釋說，當(dāng)甲蟲休息時，其翅膀上和身體上的兩排毛發(fā)會通過一種名為范德華力的靜電吸引力相互鎖定，他們借鑒了甲蟲鞘翅間的這種鎖合結(jié)構(gòu)，利用交織在一起的“毛發(fā)”制成了該電子傳感器。
“毛發(fā)”實際上是直徑100納米、長1微米、外覆導(dǎo)電金屬涂層的聚合物纖維。將聚合物纖維層像三明治一樣夾在一起，這些納米“毛發(fā)”就會互相吸引并彼此鎖定。用聚合物制作的柔軟防護(hù)層將其“包裹”住，并用電線連接起來，便可作為傳感器使用。當(dāng)按壓、揉搓或刷拭傳感器時，“毛發(fā)”的位置發(fā)生改變，傳感器的電阻也隨之變化。小至5帕斯卡的壓力都可被其探測到，這是比最輕的觸摸還要柔和的力度。
通過分析電阻如何響應(yīng)機械應(yīng)力而發(fā)生變化，以及力移除時電阻又是如何恢復(fù)的，研究人員可以區(qū)分三種不同類型的機械應(yīng)力：來自上方的壓力、沿表面摩擦滑動的剪力和扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的扭力。人體皮膚能夠區(qū)分這些力，但大多數(shù)人造傳感器做不到。研究人員表示，其他傳感器只能感測到總作用力，卻無法判斷力的方向。
同樣在研發(fā)靈活的應(yīng)變傳感器的美國斯坦福大學(xué)材料科學(xué)家鮑哲南(音譯)認(rèn)為，韓國科學(xué)家研制的傳感器利用電子讀數(shù)來判斷力的性質(zhì)的方法還有待改進(jìn)，但其創(chuàng)意是獨特的。
美國加州Willow Garage機器人技術(shù)公司的馬泰?奇奧卡利說，這種微妙的觸覺輸入對于設(shè)計可與人互動的機器人來說將非常有用�！捌つw一直是機器人技術(shù)研發(fā)中被忽視的部分�！彼f，因為它帶來了一項挑戰(zhàn)：除了要具備強壯、靈敏、柔韌等特點外，它還需要非常大的表面積。而韓國研究人員表示，通過制作大型模具，他們的傳感器片可以很容易地增大面積，而且成本也很低廉。
電子皮膚也需具備很高的空間分辨率來定位壓力的施加點。研究小組展示了他們的設(shè)備的分辨率：利用一個64像素的8厘米×5厘米傳感器網(wǎng)絡(luò)，追蹤兩只瓢蟲沿其表面的蜿蜒漫步。他們還記錄了一滴水滴跳躍的路徑，并顯示該傳感器片也可以綁在一個人的手腕上來測量其脈搏。研究人員說，他們正在同一家醫(yī)療保健公司探討利用這種材料開發(fā)心臟監(jiān)測器的可行性。
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