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- 可穿戴設備或迎顛覆性突破！“鱷魚皮”壓力傳感器可100%拉伸
- 來源：財聯(lián)社 發(fā)表于 2023/3/21
財聯(lián)社上海3月20日訊（編輯 黃君芝）在過去的幾十年里，人們對開發(fā)可穿戴或貼片式電子產(chǎn)品產(chǎn)生了巨大的市場需求。開發(fā)具有多種感官的電子皮膚對于康復、醫(yī)療保健、假肢、機器人等各個領域都是至關重要的，它們可以用于監(jiān)測佩戴者的環(huán)境或健康狀況等等。
該技術的關鍵部件之一是可拉伸的壓力傳感器，它可以檢測各種類型的觸摸和壓力。浦項科技大學（POSTECH）和韓國蔚山大學（University of Ulsan）的聯(lián)合研究團隊在這方面取得了重大突破，他們成功地創(chuàng)造出了受鱷魚皮啟發(fā)的可拉伸壓力傳感器。
據(jù)悉，他們從鱷魚皮獨特的感覺器官中獲得靈感，開發(fā)出了帶有微型穹頂和褶皺表面的壓力傳感器。其結(jié)果是一個可拉伸的壓力傳感器。研究成果已于近期發(fā)表在了“Small”雜志上。
鱷魚是一種可怕的掠食者，大部分時間都在水下度過，擁有一種非凡的感知小波浪和探測獵物方向的能力。這種能力是由位于它們皮膚上的一個非常復雜和敏感的感覺器官實現(xiàn)的。
該器官由半球形的凸起結(jié)構組成，這些凸起結(jié)構重復排列，之間以褶皺連接。當鱷魚移動身體時，褶皺展開變形，而感知壓力的凸起結(jié)構則不受機械變形的影響，這使得鱷魚在水下游泳或捕獵時對外界刺激保持異常的敏感性。
在研究中，通過發(fā)明一種帶有微小褶皺的半球狀彈性聚合物（PDMS）結(jié)構，其中包括長短不一的納米線，研究團隊開發(fā)出一種高度可伸縮的壓力傳感器，成功模仿了鱷魚感覺器官的結(jié)構和功能。該團隊稱這種新型傳感器的性能優(yōu)于目前可用的其他壓力傳感器。
由于其表面的精細褶皺結(jié)構，即使在遭受重大變形時，傳感器也能保持對壓力的高靈敏度。當施加外部機械力時，褶皺結(jié)構舒展開，減少了負責檢測施加壓力的半球區(qū)域結(jié)構的壓力。測試結(jié)果表明，在一個方向上拉伸到100%或同時在兩個不同方向上拉伸到50%時傳感器仍能以高靈敏度正常工作。
研究團隊稱，這種新型壓力傳感器可適用于各種應用的可穿戴設備。為了評估其性能，他們將傳感器安裝在一只塑料鱷魚身上，并將其浸入水中。有趣的是，安裝的傳感器能夠探測到小水波，成功地復制了鱷魚感覺器官的感知能力。
研究人員表示，這項研究具有很強的現(xiàn)實意義，這種可變形的壓力傳感器一旦大規(guī)模商業(yè)化，對于可穿戴領域的市場的沖擊將會是顛覆性的。
“這是即使受到拉伸，也能有效檢測壓力的可穿戴壓力傳感器。它可以用于假肢的壓力傳感器、軟體機器人的電子皮膚、VR、AR、人機界面等多種應用�！彼麄冋f。
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