前段時(shí)間，薩塞克斯大學(xué)材料物理小組研發(fā)出了一款能夠檢測(cè)羽毛的重量的高靈敏傳感器。這款傳感器具有高拉伸強(qiáng)度和高電阻變化等優(yōu)點(diǎn)。這款傳感器在醫(yī)學(xué)和建筑等領(lǐng)域都有很大的作用。

薩塞克斯大學(xué)數(shù)學(xué)與物理科學(xué)學(xué)院的馬庫(kù)斯·奧瑪拉(Marcus O'Mara)說(shuō)：“下一波應(yīng)變傳感技術(shù)使用了諸如橡膠之類的彈性材料，并注入了諸如石墨烯或銀納米粒子之類的導(dǎo)電材料，我們相信這些傳感器是向前邁出的一大步。與科學(xué)文獻(xiàn)中引用的線性和非線性應(yīng)變傳感器相比，我們的傳感器展現(xiàn)出有史以來(lái)最大的電阻絕對(duì)變化?！?

薩塞克斯大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理教授艾倫·道爾頓(Alan Dalton)表示：“這項(xiàng)有前途的技術(shù)在醫(yī)療保健、運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)監(jiān)測(cè)等成熟領(lǐng)域以及諸如軟機(jī)器人等快速發(fā)展的領(lǐng)域中可能特別有用。我們的研究開(kāi)發(fā)了廉價(jià)、可擴(kuò)展的健康監(jiān)測(cè)設(shè)備，可以對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，以測(cè)量從人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)到生命監(jiān)護(hù)的所有內(nèi)容，可以在患者的身體上使用多種設(shè)備，無(wú)線連接并相互通信以提供實(shí)時(shí)移動(dòng)健康診斷，費(fèi)用僅為目前的一小部分?！?

這份發(fā)表在《高級(jí)功能材料》雜志上的新論文詳細(xì)介紹了將大量石墨烯納米片以結(jié)構(gòu)化、可控制的方式并入PDMS基質(zhì)中的過(guò)程，從而獲得了出色的機(jī)電性能。

據(jù)悉，該方法具有擴(kuò)展到二維層狀材料和聚合物基質(zhì)的廣泛潛力，傳感器在所有測(cè)得的載荷水平下均提供了大大提高的電導(dǎo)率，而沒(méi)有明顯的滲漏閾值。商用量規(guī)設(shè)備的靈敏度和應(yīng)變范圍相對(duì)較低，應(yīng)變系數(shù)范圍為2-5，最大應(yīng)變?yōu)?%或更低，導(dǎo)致電阻增加不到25%，并阻止了人體運(yùn)動(dòng)所需的高應(yīng)變感測(cè)監(jiān)控。

新傳感器能夠檢測(cè)到小于0.1%的應(yīng)變，這是因?yàn)樗鼈兊膽?yīng)變系數(shù)更高，約為20，而應(yīng)變高達(dá)80%，其中指數(shù)響應(yīng)導(dǎo)致電阻變化超過(guò)一百萬(wàn)。這樣既可以進(jìn)行高靈敏度的低應(yīng)變感測(cè)，以進(jìn)行脈沖監(jiān)測(cè)，又可以對(duì)因記錄電阻變化而導(dǎo)致的胸部運(yùn)動(dòng)和關(guān)節(jié)彎曲進(jìn)行高應(yīng)變測(cè)量。

薩塞克斯大學(xué)材料物理研究所研究員肖恩·奧吉爾維(Sean Ogilvie)博士說(shuō)：“通?；诮饘俨?guī)的商業(yè)應(yīng)變傳感器，其精度和可靠性超過(guò)靈敏度和應(yīng)變范圍。納米復(fù)合材料是下一代應(yīng)變傳感器的有吸引力的候選產(chǎn)品，盡管它們具有彈性，但是由于納米級(jí)聚合物的液體性質(zhì)、非線性效應(yīng)(例如磁滯和蠕變)阻礙了工業(yè)的廣泛采用，這使得精確、可重復(fù)的應(yīng)變讀數(shù)成為一項(xiàng)持續(xù)的挑戰(zhàn)。我們的傳感器以一種可重復(fù)的、可預(yù)測(cè)的模式穩(wěn)定下來(lái)，這意味著盡管有這些影響，我們?nèi)匀豢梢蕴崛〕鰬?yīng)變的準(zhǔn)確讀數(shù)?！?