Fleksibel tryksensorfilm viser, hvor meget kraft en overflade føles-i farve

Forestil dig en kollisionstest i en bil, der bruger testdummier malet overalt med et stof, der kan ændre farve i henhold til stressniveauerne, som forskellige dele af dummies kroppe vil udholde. Et sådant "farvekort" kunne give vitale oplysninger til ingeniører, der designer sikrere biler.

Eller forestil dig baseballhandsker, der, når de bæres, viser battersne, hvis de bruger den passende mængde pres for at gribe deres flagermus, resulterer i bedre ydeevne.

Ny teknologi udviklet ved University of California, Riverside kan nu gøre ovenstående og lignende ideer til virkelighed. Ja, teknologien kunne anvendes til at forbedre hverdagens enheder, såsom smartphones, at for driften er afhængig af den rigtige mængde tryk, der påføres dem.

"Vi har udviklet en højopløselig tryksensor, der angiver tryk ved at variere dens farve-en sensor, som vi alle kan bruge med bare vores øjne, "sagde Yadong Yin, lektor i kemi, hvis laboratorium ledede forskningen.

Laboratoriet brugte en selvmonteringsmetode til at snøre guldnanopartikler sammen, som de derefter indlejrede i en polymerfilm. Filmen deformeres, når den trykkes, strækning af guldnanopartikelstrengene ved at øge adskillelsen mellem nabo -nanopartikler i nærheden.

"Denne øgede adskillelse ændrer den måde, nanopartikler interagerer med lys, "Forklarede Yin." Når de er knyttet sammen, guldnanopartiklerne ser oprindeligt blå ud. Men de skifter gradvist til rødt med stigende pres, efterhånden som nanopartiklerne begynder at adskille. Dette hjælper os let og visuelt med at finde ud af, hvor meget pres der er blevet påført. "

Undersøgelsesresultater vises denne måned i Nano bogstaver .

Sensoren, som Yins laboratorium udviklede, adskiller sig fra kommercielt tilgængelige tryksensorfilm. Sidstnævnte angiver tryk ved at ændre intensiteten af ​​kun en farve (f.eks. en lys rød til en mørkere rød). De har en tendens til at være svære at fortolke og har lav opløsning og kontrast.

Den nye teknologi producerer en mosaik af let at skelne farver og har fordelen ved højere kontrast og opløsning. Det kan potentielt bruges i mange sikkerhedsanordninger til afsløring af trykfordeling over selv meget komplekse overflader.

"De mange elektroniske stresssensorer, der fås i handlen, er omfangsrige og ikke egnede til bestemte applikationer, "Sagde Yin." For eksempel, det er svært at fortælle spændingsfordelingen over et bestemt område, hvis kontaktfladerne ikke er flade og ensartede. Vores sensorfilm kan males på kontaktfladerne, så farvevariationen i forskellige områder tydeligt viser spændingsfordelingen over kontaktfladen. "

Mens hans laboratorium brugte guld i eksperimenterne, sølv og kobber kunne også fungere, Yin tilføjet. Sensoren, laboratoriet udviklede, er en massiv plastfilm. Under stress, det deformeres som konventionel plast. Den nye farve, der opstår, vedvarer efter at stresset er fjernet.

"Det er derfor, vi kalder det en 'kolorimetrisk stresshukommelsessensor, '"Sagde Yin.

En af forskningsinteresserne for hans laboratorium er design af materialer med nye egenskaber via selvmonteringsprocessen. Laboratoriet laver først nanopartikler og organiserer dem derefter sammen for at producere nye egenskaber som følge af partikel-partikel-interaktioner.

"I tilfælde af vores sensor, vi fandt oprindeligt en måde at organisere guld nanopartikler sammen for at danne strenge, "Sagde Yin." Denne proces ledsages af et skarpt farveændring fra rødt til blåt. Vi spekulerede i, at den omvendte - demontering - proces kan have den modsatte farveændring:fra blå til rød. Vi fandt til vores overraskelse, at mekanisk kraft kunne opnå denne demontering. Forskere har gjort en betydelig indsats for at studere nanopartikels selvsamling. Ja, guld nanopartikler er konventionelt blevet brugt som sensorer baseret på selvmonteringsprocessen. Det nye ved vores arbejde er, at det viser, at demonteringsprocessen også kan finde gode applikationer, hvis samlingen er designet til at være reversibel. "