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可拉伸應(yīng)變傳感器對于可穿戴電子產(chǎn)品、假肢和軟體機(jī)器人等各種應(yīng)用至關(guān)重要，但目前此類傳感器主要依賴于可變形導(dǎo)電材料，如橡膠等柔性材料，經(jīng)過重復(fù)使用后，這些材料的特性可能發(fā)生不可逆的變化，進(jìn)而導(dǎo)致變形檢測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。
因此制造一種能夠大幅度拉伸、快速響應(yīng)、即使在測量大的動態(tài)變形時(shí)也能提供精確讀數(shù)的傳感器，是一個(gè)極大挑戰(zhàn)。而就在最新一起的《科學(xué)進(jìn)展》雜志上，美國南加州大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)展示了一種新的可拉伸應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)，有望解決這一難題。
研究人員受到折紙的啟發(fā)制造了這種傳感器，將材料折疊成一個(gè)三角形扣在基板材料上，就像是把一本書從中間打開倒扣在桌面上。與基板接觸的兩邊各有一個(gè)電極，但其中一個(gè)電極是粘合到基板上的，另一個(gè)則可以自由移動，電極中間會產(chǎn)生電場并均勻的分布在三角形材料周圍，而當(dāng)傳感器受到作用會導(dǎo)致三角形材料的角度變化，其中的電場也會同步發(fā)生變化，通過讀取這種變化就可以獲得變形幅度的具體值。
根據(jù)測試，新傳感器最多可拉伸至原始尺寸的200%，即使重復(fù)使用也具有很高的傳感精度（超過700個(gè)拉伸循環(huán)，100%應(yīng)變）。此外，該傳感器只有1.2%的遲滯度，且響應(yīng)速度非常快，可在不到22 ms的時(shí)間內(nèi)檢測到非常微小區(qū)域（約5mm2）的變形，還能檢測來自不同方向的應(yīng)變
研究人員表示，此類傳感器可準(zhǔn)確測量復(fù)雜而大量的變形，也可應(yīng)用于感知柔性機(jī)器人的運(yùn)動、跟蹤人體關(guān)節(jié)的運(yùn)動，甚至監(jiān)測膀胱等器官以確定可能預(yù)示疾病的異常情況，未來將進(jìn)一步拓展3D電極設(shè)計(jì)，從而增加應(yīng)變范圍和應(yīng)變系數(shù)，增強(qiáng)對正常壓力和電磁干擾的抵抗力。