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人造“超级皮肤”压力传感器

据美国物理学家组织网报道称,10月25日,斯坦福大学化学家鲍哲南(音译)领导的研究小组开发出一种人造“超级皮肤”压力传感器,它具有惊人的弹性,能精确测量加在其上面的压力,该项产品主要成分是一种透明的单壁碳薄膜,就像微型弹簧一样,它可用于多种医疗或电子领域,比方说制造触感义肢、机器人、压力传感绷带、计算机触摸屏等。相关论文发表在10月23日的《自然?纳米技术》上。

在此之前,鲍哲南领导的研究小组也曾造出一种非常敏感的压力传感器,可以探测出落在其上一只20mg的苍蝇。而现开发出的传感器对压力值没有以前这么敏感,这次主要侧重于让它适于拉伸和透明。不过,如果给电极表面做些改良处理,新的传感器也同样具有极高的敏感性。

人造“超级皮肤”压力传感器制作的过程是:将融有纳米管的悬浮液喷在两薄层可拉伸的硅酮上,中间再夹一层容易发生形变的硅酮。中间层硅酮储存了电荷,就象电池一样。当对传感器受到压力作用时,中间层硅酮就会被压紧,所储存的电荷数量会随之发生改变,电荷的变化被两层碳纳米管薄膜探测到,让传感器感知是被拉伸还是挤压。
                          
整个压力传感器可以沿任意方向拉伸,放开后立即恢复原样。传感器能测量的压力范围很宽,从用拇指和食指捏的力量,到一头大象单脚站立所施压力的两倍,这些力的作用都不会造成传感器永久损坏。“它们能像弹簧似的被反复拉伸而不会产生永久形变。”鲍哲南解释说,“拉伸或放开它的导电性相同,因为传感器探测到施加在其上面的压力,是通过这些弹簧一样的纳米结构,把它们作为电极。”

此外,该种传感器还可以探测出压力和拉力图案的不同。当压缩的时候,压力方式就像一种靶心图案,中心处的变形最大,沿着中心向外变形越来越小,如果以相反方向拉伸,情况则正好相反,最大形变出现在两个力中间的一条直线上,沿着这条线向外形变减少。

人造“超级皮肤”压力传感器是纳米技术在传感器领域新的应用,它的出现使得传感器敏感材料又增加一个重要品种,它不仅测量精度高,而且范围宽,相信在以后的医疗和电子领域将大放异彩。