曼大研發(fā)出抗擠壓高度透氣可穿戴應(yīng)變傳感器

近日，英國曼徹斯特大學(xué)李翼、香港理工大學(xué)鄭子健等通過原位生長法和聚合物輔助金屬沉積法，在粘膠纖維基底上生長銅，構(gòu)建了一種透氣性較高、不受壓力/彎折影響的應(yīng)變傳感器。此類傳感器的制造方法可以迅速擴(kuò)展到任何導(dǎo)電和彈性紗線上，為高性能、無封裝、抗彎曲和壓力干擾的應(yīng)變傳感器低成本、大規(guī)模制造開辟新的道路，相關(guān)研究成果發(fā)表在《Advanced Functional Materials》雜志上。

該傳感器采用y+方向的銅沉積粘膠紗線和x+方向的彈力紗線制造而成，彈力紗線的高彈性和銅沉積粘膠紗線的優(yōu)異導(dǎo)電性使其具有出色的應(yīng)變傳感能力。研究表明，其加載—卸載滯后性非常小，響應(yīng)時間達(dá)到≈50 ms，可滿足一般應(yīng)變傳感的應(yīng)用需求。為了進(jìn)一步判斷該傳感器的穩(wěn)定性和耐用性，研究人員在3000個周期中以0.5Hz的頻率對傳感器施加50%的應(yīng)變，其電響應(yīng)在整個疲勞過程中僅有輕微波動，表現(xiàn)出出色的穩(wěn)定性和耐用性。

同時，該傳感器的多孔結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的空氣、蒸汽和水分滲透性，這對其舒適性至關(guān)重要。并且研究人員測試了傳感器在寬濕度、溫度范圍內(nèi)的電響應(yīng)，結(jié)果表明，傳感器能在相對濕度≈39.28%下保持穩(wěn)定。當(dāng)溫度從23.2℃到40.1℃變化時，傳感器的電氣輸出不會發(fā)生顯著變化，從而確保傳感器能夠檢測身體運動，而不會受到一定溫度范圍的干擾。

該傳感器可以很好地縫合到衣物上，進(jìn)行日常傳感應(yīng)用，識別人類活動。微小的身體運動，如咀嚼、喉嚨振動以及呼吸，可以迅速且精確地由傳感器感應(yīng)。此外，傳感器還可以完成對行走和跑步期間膝關(guān)節(jié)運動的監(jiān)測等，在運動訓(xùn)練、體育比賽和康復(fù)練習(xí)中具有巨大的應(yīng)用潛力。