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深圳先進院開發(fā)出高性能微流體柔性應變傳感器 柔性應變傳感器已成為未來智能設備發(fā)展的重要研究方向，在人機交互、電子皮膚和運動監(jiān)控等領域具有廣闊的應用前景。目前，柔性應變傳感器已廣泛用于可穿戴電子設備中以獲取人體物理參數(shù)，但無論傳感材料的可拉伸性如何，小應變變化的分辨率不足或加載/卸載狀態(tài)之間的滯后現(xiàn)象，限制了這些傳感器的各種應用�；诖�，深圳先進院微創(chuàng)中心醫(yī)學微系統(tǒng)團隊通過將液態(tài)金屬共晶鎵銦（EGaIn）嵌入到波浪形微通道柔性基底中，開發(fā)出一種微流體柔性應變傳感器，其新型波浪形設計抑制了微通道的粘彈性，提高了變形恢復能力，改善了遲滯性和響應速度。 該柔性應變傳感器可承受高達320％的應變且能夠正常工作，波浪形結(jié)構能夠有效抑制微通道的粘彈性，遲滯性從6.79％提高到1.02％。此外，通過延長波浪形微通道長度，同時傳感器的靈敏度（GF=4.91）和分辨率得到提高，能夠檢測到低至0.09％的極微小應變變化，響應時間低至116ms。實驗驗證該柔性應變傳感器能夠被用于人體和機器人的運動監(jiān)測，如手指、頸部、呼吸胸腔和機器人關節(jié)的不同運動狀態(tài)等，在可穿戴電子、運動識別、醫(yī)療健康和軟體機器人領域具有應用前景。  圖1.直線型微通道傳感器和波浪形微通道傳感器的響應曲線對比。（a，c）直線型應變傳感器和（b，d）波浪形應變傳感器的相對電阻分別在縱向和橫向負載下的變化；（e）直線型應變傳感器和波浪形應變傳感器結(jié)構；（f）直線型應變傳感器和波浪形應變傳感器在連續(xù)分布加載實驗中的響應曲線變化。  圖2.（a）增強的波浪形微流體應變傳感器結(jié)構。（b）增強的波浪形微流體應變傳感器表現(xiàn)出良好的適形性，柔韌性和可彎曲性。  圖3.增強的波浪形應變傳感器作為可穿戴設備實時監(jiān)測人體和機器人的運動狀態(tài)。(a)人體手指彎曲/舒展時的信號響應；(b)貼敷有傳感器的手指在抓取不同尺寸物體時的信號相對變化(1)燒杯(2)塑料杯(3)圓珠筆；（c）增強的波浪形傳感器在人體頸部彎曲和(d)胸腔呼吸等動態(tài)循環(huán)加載下的輸出信號變化。(e)集成在機器人運動關節(jié)上的柔性傳感器隨機器人不同運動狀態(tài)的響應曲線。 李暉為論文通訊作者，研究助理陳靜為論文第一作者。研究工作得到科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、廣東省自然科學金和深圳市基礎研究等的支持。 論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.0c04709 |
最新評論
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likaihit 2020-07-23 00:08又是一項成果
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redplum 2020-07-23 00:09好厲害
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tassy 2020-07-23 00:31微流體傳感器成果
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tomryo 2020-07-23 07:13深圳先進院開發(fā)出高性能微流體柔性應變傳感器
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蠊蠊 2020-07-23 07:49該柔性應變傳感器可承受高達320％的應變且能夠正常工作，波浪形結(jié)構能夠有效抑制微通道的粘彈性，遲滯性從6.79％提高到1.02％。此外，通過延長波浪形微通道長度，同時傳感器的靈敏度（GF=4.91）和分辨率得到提高，能夠檢測到低至0.09％的極微小應變變化，響應時間低至116ms。實驗驗證該柔性應變傳感器能夠被用于人體和機器人的運動監(jiān)測，如手指、頸部、呼吸胸腔和機器人關節(jié)的不同運動狀態(tài)等，在可穿戴電子、運動識別、醫(yī)療健康和軟體機器人領域具有應用前景。
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silence唯愛 2020-07-23 08:06希望醫(yī)療可以更發(fā)達，解除更多困難
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songshaoman 2020-07-23 08:08是改進吧
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不懂想問 2020-07-23 08:21高性能微流體柔性應變傳感器
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misszy 2020-07-23 08:26希望能加快用于醫(yī)療領域
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木子示羊 2020-07-23 08:48深圳先進院開發(fā)出高性能微流體柔性應變傳感器
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