盖世汽车讯 无需担心电池续航即可长时间监测心率、呼吸和关节运动的可穿戴医疗设备、能够像人体皮肤一样感知外界刺激的电子皮肤,以及由柔性材料制成、可自由运动的软体机器人,如今都离现实更近了一步。
据外媒报道,韩国科学技术院(Korea Advanced Institute of Science and Technology,简称KAIST)的研究人员开发出一种自供能传感器(无需电池即可自主发电的传感器),其拉伸率最高可达668%,同时仍能保持稳定的电信号输出。
由KAIST机械工程系Miso Kim教授领衔的研究团队,突破了传统压电纤维传感器(即将压力或运动转换为电信号的纤维型传感器)在耐久性方面的局限,成功开发出一种高延展性压电纤维传感器,即使在反复形变条件下也能稳定运行。
该研究成果以Yong Jun Choi为第一作者,发表于期刊《ACS Nano》。
自供能压电纤维线圈与绳结传感器的结构及工作原理;图片来源:韩国科学技术院
传感器的核心材料——压电聚合物(piezoelectric polymer)——是一种在受到机械力作用时能够产生电能的高分子材料。由于其轻量化和柔韧性特性,非常适合用于贴附皮肤的可穿戴传感器。然而,传统压电纤维传感器在反复拉伸或弯曲过程中,负责收集电信号的电极层以及负责发电的压电层容易受损,导致信号衰减。
此外,虽然通过将纤维盘绕(coiling)可以提高其延展性,使其能够承受更大拉伸幅度,但如何保持电学稳定性始终是一项重大挑战。
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