壓力傳感器已經是一種非常成熟的產品，被應用在眾多領域。但是，目前市面上的壓力傳感器都有一個缺陷：拉伸性不夠好。
壓力傳感器的應用
為什么壓力傳感器需要具備可拉伸性呢？因為在很多應用領域，特別是在仿真機器人市場，需要大量適用柔性材料，這對傳感器的可拉伸性提出了更高的要求。
最近，美國芝加哥大學普利茲克分子工程學院的華裔研究小組終于在可拉伸壓力傳感器的研發(fā)上取得重大進展。該研究小組研發(fā)的新款傳感器，在拉伸50%的情況下，仍能保持同樣的傳感性能。同時，該款壓力傳感器的靈敏度非常高，一張小紙片的壓力都能被瞬間檢測到，并立刻做出反應。
據悉，該研究小組的三個成員都是華裔，小組負責人為芝加哥大學助理教授王思泓，另外兩位成員為博士生蘇琦（音譯）和李陽（音譯）。目前，該壓力傳感器已經被安裝在柔性機械手上，通過收集脈搏跳動產生的動態(tài)壓力，可以從人類手腕上讀取脈沖波形。
王思泓（中）和蘇琦（左）、李陽（右）
對于這款可拉伸壓力傳感器的意義，王思泓表示，這是全球首款在拉伸狀態(tài)下，仍能保持非常高的靈敏度和非?？焖俚捻憫鹊膫鞲衅?，無論是在智能機器人還是在醫(yī)療保健領域，都是具有非常大的應用前景的。
可拉伸壓力傳感器研發(fā)的難點在于，拉伸會導致壓力傳感器發(fā)生橫向應變，橫向應變的信號也能被傳感進系統(tǒng)，這會對壓力信號產生干擾，導致壓力傳感的性能下降。
針對這一難題，蘇琦專門開發(fā)出了一款雙層微結構電極壓力傳感器。雙層結構的內層采用微錐體結構設計；外層是由彈性體和彈性納米顆粒構成，均具有導電性。工作原理是，當傳感器受到壓力，會輕微壓縮微錐體，使微錐體與電極形成連接，從而通過電信號的形式來傳輸壓力信號。
可拉伸壓力傳感器應用于電子皮膚和柔性機器人
這個設計的亮點之處就在于外層彈性體和彈性納米顆粒，為壓力傳感器帶來了可拉伸性。不過，在拉伸的過程中，內層的微錐體也會被拉伸。因此，研究小組專門對微錐體的底部加強了強度，使之在承受一定拉力的情況下，仍能正常工作。根據人體的拉伸極限50%來拉伸傳感器時，它仍具有非常高的靈敏性，并且耐用性也得到了驗證：在經過500次來神測試之后，其傳感性能依然非常優(yōu)秀。
可拉伸壓力傳感器的應用前景非常廣闊。安裝可拉伸壓力傳感器的柔性機械手臂，可以充當醫(yī)生的手指和診斷器械，可以對患者進行相關健康數據的采集。依靠非常優(yōu)秀的靈敏度和響應性，醫(yī)生可以通過柔性機械手臂進行物理按摩理療。
該款可拉伸壓力傳感器更具前景的應用場景，還是在智能機器人和假肢皮膚，這將會使智能機器人的仿真度取得重大突破。
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