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美造出透明超延展壓力傳感器
2011-10-26
(艾克賽普公司記者常麗君)據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)10月25日(北京時間)報道，美國斯坦福大學(xué)化學(xué)家開發(fā)出一種人造“超級皮膚”傳感器，能精確測量加在其上面的壓力，可用于多種醫(yī)療或電子領(lǐng)域，如制造觸感義肢、機器人、壓力傳感繃帶、計算機觸摸屏等。相關(guān)論文發(fā)表在10月23日的《自然·納米技術(shù)》上。
由斯坦福大學(xué)化學(xué)工程副教授鮑哲南(音譯)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)出的這種新式傳感器就像一種透明的“超級皮膚”，具有驚人的彈性。其關(guān)鍵成分是一種透明的單壁碳薄膜，就像微型彈簧，讓傳感器能精確測量加在其上面的壓力。
研究人員將融有納米管的懸浮液噴在兩薄層可拉伸的硅酮上，中間再夾一層容易發(fā)生形變的硅酮。中間層硅酮儲存了電荷，更像一種電池。當(dāng)對傳感器施加壓力時，中間層硅酮就被壓緊，所儲存的電荷數(shù)量會隨著改變，這種變化被兩層碳納米管薄膜探測到，讓傳感器感知到自己正在被拉得像個太妃糖還是正在被壓得像個海綿。
整個傳感器能以任意方向拉伸，放開后能完全恢復(fù)。傳感器能記錄的壓力范圍很廣，從用拇指和食指捏的力量，到一頭大象一只腳站立所施壓力的兩倍，這些都不會造成任何永久變形。“它們能像彈簧似的被反復(fù)拉伸而不會產(chǎn)生永久形變。”鮑哲南解釋道，“拉伸或放開它的導(dǎo)電性相同，這是很重要的，因為傳感器探測或測量施加在其上面的壓力，是通過這些彈簧一樣的納米結(jié)構(gòu)，把它們作為電極。”
傳感器還能探測壓力和拉力圖案的不同。當(dāng)壓縮的時候，壓力方式就像一種靶心圖案，在中心的變形最大，沿著中心向外變形越來越小，如果以相反方向拉伸，最大形變會出現(xiàn)在兩個力中間的一條直線上，沿著這條線向外形變減少。
研究小組以前也曾造出一種對壓力非常敏感的傳感器，即使落上一只20毫克的蒼蠅也能探測出來。而新的傳感器對壓力沒有這么敏感，主要側(cè)重于讓它適于拉伸和透明。但只需給電極表面做些改良，新傳感器就會擁有同樣的敏感性。
總編輯圈點：
又見納米。對于期待義肢的殘疾人士，或者從事人工智能研究的專業(yè)人士而言，美國科學(xué)家研發(fā)的超級皮膚，令人振奮。當(dāng)然，以當(dāng)前納米技術(shù)發(fā)展之迅猛，擁有精確感知能力的人造皮膚其實已不再能讓人驚嘆。但從應(yīng)用的角度，我們必須相信超級皮膚將在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域大放異彩，而在一個更大的維度上來說，智能材料的革命，其實才剛剛開始，或許就在不久之后的某一天，人類生活的方方面面，都將被納米材料技術(shù)所徹底改變。
(中國科技網(wǎng))
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