银纳米线传感器有望用于假肢和机器人
北卡罗莱纳州立大学的研究人员已经使用银纳米线来开发可穿戴的多功能传感器,这些传感器可用于生物医学、军事或运动领域,包括新型假肢、机器人系统和柔性触摸板。这些传感器可以测量应变、压力、人的触觉和心电图等生物电子信号。
这项技术要么基于物理变形,要么基于“边缘”电场变化。后者非常类似于智能手机触摸屏使用的机制,但是我们开发的传感器是可伸缩的,可以安装在各种曲线表面,如人体皮肤,“姚姗姗说,博士生在北卡罗莱纳州和一篇论文的第一作者的工作。
“这些传感器可以用来帮助开发假肢,对用户的动作做出反应,并在使用时提供反馈,”北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程副教授、该论文的资深作者朱勇博士说。“它们还可以用来制造能够‘感知’周围环境的机器人,或者将传感器植入衣服中,以跟踪运动或监测个人的身体健康。”
研究人员以朱先生的理论为基础早期的作品用银纳米线制造高导电性和弹性的导体。具体来说,研究人员将一种绝缘材料夹在两个可拉伸导体之间。这两层具有储存电荷的能力,称为“电容”。推、拉或触摸可拉伸导体会改变电容。传感器通过测量电容的变化来工作。
“制造这些传感器很简单,成本也很低,”姚说。“我们已经在几个原型应用中演示了传感器。”
例如,研究人员使用这些传感器来监测拇指的运动,这在控制机器人或假体设备方面很有用。研究人员还演示了一个应用程序,在测试对象跑步、行走和跳跃时监测膝关节运动。
“在这些运动中涉及到的变形是很大的,并且会破坏许多其他传感器设备,”朱说。“但我们的传感器可以被拉伸到原来长度的150%或更多,同时又不会失去功能,所以它们能够应对这种情况。”
研究人员还开发了一组传感器,可以绘制压力分布,这在机器人技术和假肢应用中非常重要。该传感器具有40毫秒的快速响应时间,因此可以实时监测应变和压力。
纸”,使用由银纳米线制成的打印可拉伸导体的可穿戴多功能传感器,发表在该杂志的网上纳米级.这项工作由美国国家科学基金会通过北卡罗来纳州立大学的ASSIST工程研究中心支持。
希普曼-
编辑:研究摘要如下。
“使用由银纳米线制成的打印可拉伸导体的可穿戴多功能传感器”
作者:姚珊珊和朱勇,北卡罗莱纳州立大学
发表1月14日纳米级
DOI: 10.1039 / C3NR05496A
文摘:人们已经做出了相当大的努力,以实现高灵敏度和可穿戴传感器,可以同时检测多种刺激,如拉伸、压力、温度或触摸。在这里,我们开发了高度可伸缩的多功能传感器,可以检测应变(高达50%),压力(高达~1.2 MPa)和手指触摸,灵敏度高,响应时间快(~40 ms)和良好的压力映射功能。报道的传感器采用电容传感机制,其中银纳米线用作电极(导体),Ecoflex用作介质。银纳米线电极是丝网印刷的。我们的传感器已用于多个可穿戴应用,包括监测拇指运动,在髌骨反射(膝反射)中感知膝关节的张力和其他人体动作,说明此类传感器在机器人系统、假肢、医疗保健和柔性触摸面板中的潜在应用价值。

你们能把它投入生产吗?或者只是为了研究目的?