Ultra-spændstige fleksible sensorer bryder ny vej inden for trykdetektion

I de seneste fremskridt er fleksible tryksensorer blevet udviklet til at efterligne menneskelig huds følsomhed, hvilket i væsentlig grad gavner områder som interaktive teknologier, sundhedsovervågning og robotteknologi. Disse innovationer udnytter en række mikrostrukturelle strategier, herunder pyramideformede, kuppelformede, rynke- og lagdelte strukturer, for øget følsomhed og holdbarhed. På trods af deres potentiale involverer nuværende designs ofte komplekse fremstillingsprocesser.

For at løse disse udfordringer sigter nye tilgange på at forenkle sensorfremstilling og samtidig udvide deres trykdetektionskapaciteter og stresstolerance, og skubbe grænserne for sensorteknologi mod mere effektive og alsidige applikationer.

En ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Microsystems &Nanoengineering introducerede en banebrydende fleksibel tryksensor kendt for sin bemærkelsesværdige modstandsdygtighed over for ultrahøj stress. Dette teknologiske gennembrud udnytter kraften fra periodiske mikrospalter indlejret i en sammensat blanding af MW-CNT og polydimethylsiloxan (PDMS), hvilket markerer et betydeligt fremskridt inden for sensoregenskaber.

Denne nye konfiguration forbedrer sensorens evne til at modstå ekstreme tryk betydeligt, med eksperimentelle tests, der viser en stresstolerance på 400 kPa og teoretiske projektioner, der når så højt som 2.477 MPa. Derudover opnår dette design en bemærkelsesværdig følsomhed på 18.092 kPa ⁻¹ , der sætter en ny standard for tryksensorens ydeevne.

Integrationen af ​​mikrospalter letter væsentlig deformation under højt tryk, hvilket udvider sensorens funktionsområde, samtidig med at man undgår kompleksiteten ved traditionelle støbe- og afformningsprocesser. Denne egenskab, kombineret med det optimale MW-CNT/PDMS-forhold, sikrer på hinanden følgende flere kontaktpunkter inden for følefilmen og mellem de periodiske føleceller, når de er under belastning.

Disse funktioner forbedrer tilsammen sensorens effektivitet og muliggør applikationer lige fra vindretningsovervågning til sundhedsovervågning med høj indsats og registrering af køretøjsbelastning.

Ifølge den ledende forsker, "Denne innovative mikroslotstrategi forenkler ikke kun sensorens fremstillingsproces, men udvider også dens anvendelsesområde betydeligt, fra sundhedsovervågning til ultrahøjtryksregistrerende applikationer såsom registrering af køretøjsbelastning."

Sensorens høje stresstolerance og følsomhed har enorme implikationer på tværs af forskellige sektorer, herunder robotteknologi, sundhedsovervågning og bilindustrien. Dens evne til at registrere små trykændringer åbner nye muligheder for ikke-invasive sundhedsovervågningsenheder.

Flere oplysninger: Song Wang et al., Fleksible tryksensorer med ultrahøj stresstolerance muliggjort af periodiske mikrospalter, Microsystems &Nanoengineering (2024). DOI:10.1038/s41378-023-00639-4

Journaloplysninger: Mikrosystemer og nanoteknik

Leveret af Chinese Academy of Sciences