柔性機器人新型“折紙”傳感器，最大能拉伸200%
2023-8-31 15:44:42??????點擊：
可拉伸應變傳感器對于可穿戴電子產品、假肢和軟體機器人等各種應用至關重要，但目前此類傳感器主要依賴于可變形導電材料，如橡膠等柔性材料，經過重復使用后，這些材料的特性可能發生不可逆的變化，進而導致變形檢測數據不準。
因此制造一種能夠大幅度拉伸、快速響應、即使在測量大的動態變形時也能提供精確讀數的傳感器，是一個極大挑戰。而就在最新一起的《科學進展》雜志上，美國南加州大學的研究團隊展示了一種新的可拉伸應變傳感器結構，有望解決這一難題。
研究人員受到折紙的啟發制造了這種傳感器，將材料折疊成一個三角形扣在基板材料上，就像是把一本書從中間打開倒扣在桌面上。與基板接觸的兩邊各有一個電極，但其中一個電極是粘合到基板上的，另一個則可以自由移動，電極中間會產生電場并均勻的分布在三角形材料周圍，而當傳感器受到作用會導致三角形材料的角度變化，其中的電場也會同步發生變化，通過讀取這種變化就可以獲得變形幅度的具體值。
根據測試，新傳感器最多可拉伸至原始尺寸的200%，即使重復使用也具有很高的傳感精度（超過700個拉伸循環，100%應變）。此外，該傳感器只有1.2%的遲滯度，且響應速度非常快，可在不到22 ms的時間內檢測到非常微小區域（約5mm2）的變形，還能檢測來自不同方向的應變
研究人員表示，此類傳感器可準確測量復雜而大量的變形，也可應用于感知柔性機器人的運動、跟蹤人體關節的運動，甚至監測膀胱等器官以確定可能預示疾病的異常情況，未來將進一步拓展3D電極設計，從而增加應變范圍和應變系數，增強對正常壓力和電磁干擾的抵抗力。
因此制造一種能夠大幅度拉伸、快速響應、即使在測量大的動態變形時也能提供精確讀數的傳感器，是一個極大挑戰。而就在最新一起的《科學進展》雜志上，美國南加州大學的研究團隊展示了一種新的可拉伸應變傳感器結構，有望解決這一難題。
研究人員受到折紙的啟發制造了這種傳感器，將材料折疊成一個三角形扣在基板材料上，就像是把一本書從中間打開倒扣在桌面上。與基板接觸的兩邊各有一個電極，但其中一個電極是粘合到基板上的，另一個則可以自由移動，電極中間會產生電場并均勻的分布在三角形材料周圍，而當傳感器受到作用會導致三角形材料的角度變化，其中的電場也會同步發生變化，通過讀取這種變化就可以獲得變形幅度的具體值。
根據測試，新傳感器最多可拉伸至原始尺寸的200%，即使重復使用也具有很高的傳感精度（超過700個拉伸循環，100%應變）。此外，該傳感器只有1.2%的遲滯度，且響應速度非常快，可在不到22 ms的時間內檢測到非常微小區域（約5mm2）的變形，還能檢測來自不同方向的應變
研究人員表示，此類傳感器可準確測量復雜而大量的變形，也可應用于感知柔性機器人的運動、跟蹤人體關節的運動，甚至監測膀胱等器官以確定可能預示疾病的異常情況，未來將進一步拓展3D電極設計，從而增加應變范圍和應變系數，增強對正常壓力和電磁干擾的抵抗力。
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