触手可及的超薄压力传感器

Lee和他的团队为传感器制造了两种层。这两层都是通过称为电纺丝的过程制成的,该过程类似于蜘蛛网的蜘蛛网。

  研究人员开发了一种超薄压力传感器,可以直接连接到皮肤。它可以测量手指与对象的交互方式,从而为医学和技术应用生成有用的数据。该传感器对使用者的灵敏度和握持物体的能力影响最小,并且耐摩擦干扰。该小组还希望他们的传感器可以用于数字化存档工艺工人技能的新颖任务。

  研究人员希望记录与手和手指相关的运动和其他物理细节的原因有很多。我们的双手是我们与物料和我们的直接环境进行直接交互和操纵的主要工具。通过记录手执行各种任务的方式,它可以帮助运动和医学等领域的研究人员以及神经工程学等等。但是捕获这些数据并不容易。

  东京大学Someya Group的讲师Sunghoon Lee说:“我们的指尖非常敏感,实际上如此敏感,以至于只有几分之一米厚的超薄塑料箔足以影响某人的感觉。” “因此,用于手指的可穿戴传感器必须非常薄。但这显然使其非常脆弱,并且容易因摩擦或反复的物理动作而损坏。为了克服这一问题,我们创建了一种特殊的功能材料,它既薄又多孔,称为纳米网格传感器。”

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  Lee和他的团队为传感器制造了两种层。这两层都是通过称为电纺丝的过程制成的,该过程类似于蜘蛛网的蜘蛛网。一种是聚氨酯绝缘网,纤维的厚度约为200纳米至400纳米,约为人发厚度的五十分之一。第二层是形成模板的线状网络,形成传感器的功能电子组件。它是由金制成的,并使用聚乙烯醇的支撑架,该支撑架通常在隐形眼镜中发现,制造后将其洗去,只留下其支撑的金痕迹。多层结合形成一个功能压力和运动传感器。

  “我们在18个测试对象的帮助下,对传感器进行了一系列严格的测试,” Lee说。“他们证实,与没有安装传感器的相同任务相比,传感器是不易察觉的,并且既不会影响通过摩擦抓握物体的能力,也不会影响感知的灵敏度。这正是我们所希望的结果。”

  这是世界上首次成功展示了对皮肤敏感度没有影响的指尖安装传感器。而且,即使在用100千帕斯卡(大致相当于大气压)的力摩擦表面后,该传感器也能保持其作为压力传感器的性能300倍而不会破裂。团队希望看到的一种新颖的应用是对工匠甚至是高技能的外科医生的工作进行数字存档。如果可以记录这些过程,则可以训练机器如何以比以往更大的保真度执行任务。

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