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来自北卡罗莱纳州立大学的研究人员发明了一种弹性、触觉灵敏的纤维，可以与电子设备连接。
“触摸是使用键盘和触摸屏与电子设备进行交互的一种常见方式，”北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程教授迈克尔·迪基(Michael Dickey)说，他也是一篇描述这项工作的通讯作者。“我们制造出了柔软、可拉伸的纤维，可以检测到触摸、拉伸和扭曲。这些微纤维可能有助于在新的地方集成电子产品，包括可穿戴设备。”
这种新型纤维由管状聚合物链制成，其中含有一种液态金属合金，共晶镓和铟(EGaIn)。这些发丝的直径只有几百微米，比人类的头发稍厚一些。
每根纤维由三股纤维组成。一种是完全充满了EGaIn，一种是2 / 3充满了EGaIn，还有一种只有1 / 3充满了EGaIn。然后，这些细长的管子被拧在一起，形成一个紧密的螺旋。
触觉感应光纤的工作原理是电容，即电荷储存在由绝缘体隔开的两个导体之间的现象。例如，当你的手指(导体)接触智能手机的屏幕(绝缘体)时，它会改变手指和屏幕下方电子材料之间的电容。然后，智能手机的技术将电容的变化解读为打开应用程序或在键盘上打字的命令。
类似地，当你的手指触摸弹性纤维时，它会改变手指和绝缘聚合物链内EGaIn之间的电容。通过沿着光纤移动你的手指，电容将会改变，这取决于在光纤的那个点有多少股含有EGaIn。
这有效地使您能够根据您触摸的光纤的哪一部分发送不同的电子信号。视频演示传感器可以在https://www.youtube.com/watch?v=arW21gazHQc．
研究人员还利用两条聚合物链开发了一种传感器，这两条聚合物链都完全充满了EGaIn。
再一次，这些线被拧成紧密的螺旋状。增加扭转的数量拉长弹性股和使EGaIn在两个管更接近在一起。这就改变了两股线圈之间的电容。
“根据电容的变化，我们可以知道光纤被扭曲了多少次，”Dickey说。“这对扭矩传感器的使用很有价值，扭矩传感器可以测量物体旋转的次数和速度。我们的传感器的优势在于，它是由弹性材料制成的，因此可以比现有的扭转传感器扭曲100倍以上，两个数量级。”
纸”,使用双螺旋液态金属纤维的扭转、应变和触摸的可伸缩电容传感器发表在杂志上先进功能材料．该论文的主要作者是北卡罗来纳州立大学的本科生克里斯托弗·库珀(Christopher Cooper)。该论文由北卡罗来纳州立大学的博士生Kuralamudhan Arutselvan、Daniel Armstrong、Yiliang Lin和Mohammad Rashed Khan共同撰写;北卡州立大学博士后刘英(音);北卡州立大学化学与生物分子工程学院的S. Frank和Doris Culberson杰出教授Jan Genzer。这项工作得到了Natick陆军的支持，授权号为W911QY-14-C-0033。
希普曼-
编辑:研究摘要如下。
使用双螺旋液态金属纤维的挠、应变和触摸可伸缩电容传感器
作者: Christopher B. Cooper, Kuralamudhan Arutselvan, Ying Liu, Daniel Armstrong, Yiliang Lin, Mohammad Rashed Khan, Jan Genzer, and Michael D. Dickey，北卡罗来纳州立大学
发表: 3月23日,先进功能材料
DOI: 10.1002 / adfm.201605630
文摘:软的和可伸缩的传感器有潜力被纳入软机器人和共形电子。液态金属是制造这些传感器的一种很有前途的材料，因为它们可以在保持电气连续性的同时承受大变形。将液态金属与中空的弹性体毛细血管结合，制成的纤维可以与纺织品结合，符合复杂的表面，并能在高速下大量生产。液态金属被注入到中空且极具延展性的弹性纤维的核心中，由此产生的纤维被缠绕成螺旋状，从而制造出具有扭转、应变和触摸功能的电容传感器。扭曲或拉长纤维会改变纤维的几何形状，从而以可预测的方式改变纤维之间的电容。这些传感器提供了一个简单的机制来测量扭矩高达800 rad m?比电流扭转传感器高两个数量级。这些缠绕在一起的纤维还可以电容性地感知应变。在一个互补实施例中，光纤被注入不同长度的液态金属，以创建能够通过自电容沿一小束光纤的长度区分触摸的传感器。这里描述的三种基于电容的传感模式可能会使利用可伸缩纤维的独特属性的新的传感应用成为可能。
