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有机硅传感器允许设备伸展,同时测量应变和压力

10月15日,2020年经过卢克詹姆斯

日本的研究人员已经转向异质硅胶,以“反弹返回”可伸展的传感器触摸得太远。

可穿戴电子产品领域的最新创新增加了研究灵活且可伸缩的电子系统

虽然数十年的基于CMOS的组件领域的工作的价值导致了戏剧性的小型化,但这些装置仍然是脆弱和不灵活的。虽然它们可以放置在柔性PCB基板上,以实现一定程度的灵活性,但这种解决方案即将尽快使用真正的身体符合的设备。

因此,全球的研究人员和设计工程师一直在查看设备级别的不同方式,特别是在一系列消费,工业,防御和医疗技术中具有若干有用应用的可穿戴传感器。

拉伸传感器

可拉伸物理传感器,虽然是弹性的固有问题。当可拉伸传感器过于弹性并且延伸太远时,不需要的相互作用会导致在一个轴上产生另一个轴的测量。这可以阻止在可穿戴设备和软机器人等先进电气系统的关键发展中取得进展。

例如,诸如肘部或膝关节的弯曲的完全正常和规则运动可以足以将传感器推向超出其结构完整性的传感器。这对压力移动测量产生了显着的误差,并阻止传感器能够同时测量压力和应变。

压力和应变感测由每个运动独立控制

在该示范中,通过每个运动独立地控制压力和应变感测。使用的图像礼貌科学报告

压力传感器(换能器)通过利用恒定区域的传感元件来起作用,并通过流体压力响应施加到其上的力。施加的力偏转换能器的隔膜,然后测量并转换成电输出。

If one of the transducer’s axes is off by a large enough factor (e.g. because it has been stretched too far), this will lead to an inaccurate reading because pressure (P) is calculated by dividing force (F) by area (A)—P = F/A.

在消费者可穿戴物中,这些不准确性将为用户表示烦恼。在医疗或安全关键的应用中,它们可能是危险的。

使传感器反弹回来

日本横滨国立大学(YNU)的研究人员声称已经找到了一种解决这个问题的方法,提出“整体压力和应变传感器”能够同时和独立地检测运动的力和弯曲变形。

在里面发表论文,研究人员描述了使用两种不同的材料 - 一个柔软,一个柔软,保护传感器的能力,既可以拉伸和准确测量运动。将硬硅氧烷(PDMS)沿阵列上的电极置于每个放置的芯上,它们放置了感测压力的软多孔硅胶。

拉伸传感器

硅氧烷基板由两种不同类型的硅氧烷 - 一种硬和一个柔软制成。较硬的硅胶(PDMS)可以抑制压力传感元件的变形。使用的图像礼貌Hiroki Ota,余哈马国立大学

“压力传感元件周围的PDMS防止了在发达的设备张力期间开发了元素的大变形,”ynu工程学院的纸张作者和副教授。

PDMS核心的软多孔有机硅压力中心受到PDMS硬壳的保护。这允许它测量压力的力,而不会超出超出可靠的错误边距。它还允许传感器测量压力和应变作为运动的独立贡献者。

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另外,绘制阵列的矩阵中的柱和行电极的电阻低于压力传感器电极。“该基板和电极电阻的控制可以防止器件的拉伸变形影响压力的感测,”OTA添加。

拉伸阵列中的电极可以以比检测压力所需的速率较低的速率测量应变,这使得能够独立感测压力和菌株。

研究人员计划将其传感器应用于物理键盘并将其安装到人体上。他们说,这个键盘将能够弯曲身体并仍然检测指尖压力。他们还希望能够利用传感器进一步了解人手的触摸和运动。

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