近年來(lái)，隨著可追蹤脈搏、大腦功能、汗液中的生物標(biāo)志物等的可穿戴設(shè)備的發(fā)展，醫(yī)學(xué)傳感技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。然而，現(xiàn)有的可穿戴壓力傳感器存在一個(gè)大問題：即使是最輕微的壓力，就像傳感器上的緊身長(zhǎng)袖襯衫一樣輕，都會(huì)使它們偏離軌道。

德克薩斯州的工程師已經(jīng)解決了這個(gè)困擾該領(lǐng)域多年的問題。他們通過創(chuàng)新有史以來(lái)第一個(gè)混合傳感方法來(lái)做到這一點(diǎn)，該方法允許設(shè)備擁有當(dāng)今使用的兩種主要類型傳感器的特性。

“柔性壓力傳感器領(lǐng)域非常擁擠，二十年后我們遇到了瓶頸，因?yàn)闆]有人能夠解決壓力和靈敏度之間的權(quán)衡，”航天工程與工程力學(xué)系副教授盧南樹說(shuō)。今天發(fā)表在Advanced Materials上的新研究的通訊作者�！斑@是第一個(gè)能夠利用新的混合模式來(lái)承受壓力而不顯著降低靈敏度的傳感器。”

今天的軟壓力傳感器通常由三層組成——夾在一對(duì)電極之間的可變形傳感層。這些傳感器通常分為兩類——壓電容式和壓阻式。

Lu 的團(tuán)隊(duì)利用導(dǎo)電且高度多孔的納米復(fù)合材料作為傳感層，并為傳感器添加了額外的絕緣層，使其具有兩種類型的傳感器的功能。這種新的混合傳感使其能夠更好地承受壓力。

典型的傳感器在承受除輕微觸摸之外的任何壓力時(shí)，靈敏度會(huì)下降 10 倍。該傳感器應(yīng)用于測(cè)試對(duì)象的前額，能夠承受佩戴在其上的緊身虛擬現(xiàn)實(shí)耳機(jī)的壓力，而靈敏度損失很小。壓力不僅會(huì)導(dǎo)致許多傳感器的精度下降，而且會(huì)削弱提供讀數(shù)的能力。

“當(dāng)我們施加外部壓力時(shí)，靈敏度下降，但在零壓力下仍與其他傳感器相當(dāng)，”盧說(shuō)，他還在電氣與計(jì)算機(jī)工程系、沃克機(jī)械工程系、生物醫(yī)學(xué)工程系任職和 UT Austin 的德克薩斯材料研究所。

Lu 長(zhǎng)期以來(lái)一直是這個(gè)傳感領(lǐng)域的先驅(qū)，主要是通過她的電子紋身技術(shù)——一系列重量輕且可拉伸的設(shè)備，它們可以長(zhǎng)時(shí)間放置在心臟、大腦或肌肉上，幾乎不需要不適。

但是，Lu 對(duì)這些傳感器和電子紋身有著更宏偉的愿景。她正在研究如何讓傳感器材料包裹在幾乎任何物體上，并使其具有人類皮膚的敏感性。最明顯的應(yīng)用是將其包裹在機(jī)器人手和手指上，讓它們能夠通過觸摸來(lái)識(shí)別物體。但它還能做很多其他的事情。

“應(yīng)用程序可能是無(wú)限的，”盧說(shuō)。“可拉伸的電子皮膚幾乎可以包裹在任何物體上�！�