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據美國物理學家組織網報道稱,10月25日,斯坦福大學化學家鮑哲南(音譯)領導的研究小組開發出一種人造“超級皮膚”壓力傳感器
,它具有驚人的彈性,能精確測量加在其上麵的壓力
,該項產品主要成分是一種透明的單壁碳薄膜,就像微型彈簧一樣,它可用於多種醫療或電子領域
,比方說製造觸感義肢
、機器人
、壓力傳感繃帶
、計算機觸摸屏等
。相關論文發表在10月23日的《自然?納米技術》上
。
在此之前,鮑哲南領導的研究小組也曾造出一種非常敏感的壓力傳感器
,可以探測出落在其上一隻20mg的蒼蠅
。而現開發出的傳感器對壓力值沒有以前這麽敏感
,這次主要側重於讓它適於拉伸和透明
。不過
,如果給電極表麵做些改良處理
,新的傳感器也同樣具有極高的敏感性
。
人造“超級皮膚”壓力傳感器製作的過程是:將融有納米管的懸浮液噴在兩薄層可拉伸的矽酮上
,中間再夾一層容易發生形變的矽酮
。中間層矽酮儲存了電荷
,就象電池一樣
。當對傳感器受到壓力作用時
,中間層矽酮就會被壓緊
,所儲存的電荷數量會隨之發生改變
,電荷的變化被兩層碳納米管薄膜探測到
,讓傳感器感知是被拉伸還是擠壓
。
整個壓力傳感器可以沿任意方向拉伸
,放開後立即恢複原樣
。傳感器能測量的壓力範圍很寬
,從用拇指和食指捏的力量
,到一頭大象單腳站立所施壓力的兩倍
,這些力的作用都不會造成傳感器永久損壞
。“它們能像彈簧似的被反複拉伸而不會產生永久形變
。”鮑哲南解釋說
,“拉伸或放開它的導電性相同
,因為傳感器探測到施加在其上麵的壓力
,是通過這些彈簧一樣的納米結構
,把它們作為電極
。”
此外
,該種傳感器還可以探測出壓力和拉力圖案的不同
。當壓縮的時候
,壓力方式就像一種靶心圖案
,中心處的變形最大
,沿著中心向外變形越來越小
,如果以相反方向拉伸
,情況則正好相反
,最大形變出現在兩個力中間的一條直線上
,沿著這條線向外形變減少
。
人造“超級皮膚”壓力傳感器是納米技術在傳感器領域新的應用
,它的出現使得傳感器敏感材料又增加一個重要品種
,它不僅測量精度高
,而且範圍寬
,相信在以後的醫療和電子領域將大放異彩
。
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