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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(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月25日(北京時(shí)間)報(bào)道，美國(guó)斯坦福大學(xué)化學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種人造“超級(jí)皮膚”傳感器，能精確測(cè)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(jī)器人、壓力傳感繃帶、計(jì)算機(jī)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(kāi)發(fā)出的這種新式傳感器就像一種透明的“超級(jí)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(cè)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(chǔ)存了電荷，更像一種電池。當(dāng)對(duì)傳感器施加壓力時(shí)，中間層硅酮就被壓緊，所儲(chǔ)存的電荷數(shù)量會(huì)隨著改變，這種變化被兩層碳納米管薄膜探測(cè)到，讓傳感器感知到自己正在被拉得像個(gè)太妃糖還是正在被壓得像個(gè)海綿。
整個(gè)傳感器能以任意方向拉伸，放開(kāi)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(huì)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(huì)產(chǎn)生永久形變。”鮑哲南解釋道，“拉伸或放開(kāi)它的導(dǎo)電性相同，這是很重要的，因?yàn)閭鞲衅魈綔y(cè)或測(cè)量施加在其上面的壓力，是通過(guò)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(cè)壓力和拉力圖案的不同。當(dāng)壓縮的時(shí)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(lái)越小，如果以相反方向拉伸，最大形變會(huì)出現(xiàn)在兩個(gè)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(duì)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(cè)出來(lái)。而新的傳感器對(duì)壓力沒(méi)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(huì)擁有同樣的敏感性。
總編輯圈點(diǎn)：
又見(jiàn)納米。對(duì)于期待義肢的殘疾人士，或者從事人工智能研究的專(zhuān)業(yè)人士而言，美國(guó)科學(xué)家研發(fā)的超級(jí)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(shí)已不再能讓人驚嘆。但從應(yīng)用的角度，我們必須相信超級(jí)皮膚將在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域大放異彩，而在一個(gè)更大的維度上來(lái)說(shuō)，智能材料的革命，其實(shí)才剛剛開(kāi)始，或許就在不久之后的某一天，人類(lèi)生活的方方面面，都將被納米材料技術(shù)所徹底改變。
(中國(guó)科技網(wǎng))
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