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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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