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韩国成均馆大学开发了一种高灵敏度纳米机械传感器

2016-12-30 245浏览 标签: 纳米机械传感器韩国

2016年12月27日,韩国成均馆大学宣布Tae-il Kim教授以及他的研究团队通过研究裂纹几何效应,开发出了一种灵敏性明显提高的纳米尺度基于裂纹的机械传感器(nanoscale crack-based mechanosensors)。该项成果已经发表于材料学著名期刊《Advanced Materials》。

柔性机械传感器适用于电子皮肤,手术工具以及医疗监测的诊断设备,将可穿戴机械传感器同电池或超级电容器结合起来,就可以连续监控心率、呼吸、身体运动等生理信息,并提供适当的反馈,有助于诊断与监测。

人类语音是一种重要的生物信号,语音识别可用于物联网、安保以及相关的识别系统中。为了获得有意义的声波和频谱数据,人们用不同的材料设计了多种传感器。然而当下,侦测到有意义的信号依旧是一项挑战,因为这些振幅微弱的信号很容易混杂于相对高强度的噪音之中。此外,先前的应变传感器在纳米制造过程中缺乏成本效益。

为了攻克这一长期未能解决的难题,Kim教授的研究团队开发了显著增强机械灵敏度和信噪比的纳米级基于裂纹的多功能传感器。在这种传感器的聚合物层上具有纳米级的金属裂纹(metallic nanoscale cracks),而相邻的裂纹间可以断开或者重新连接,这就可以在存在外力的时候产生电阻率的微小变化。研究人员发现纳米裂纹的几何形状,特别是深度,对于应变传感器的功效起关键性作用。该传感器的灵敏度在2%的应变下可以达到16000,其信噪比达到约35%,这有助于目标信号的识别。

研究团队将这种传感器同之前报道的可侦测多种机械信号,手部动作(hand movement)以及语音的传感器相比较,成均馆大学研究的这种新型传感器由于具有超强的灵敏度和信噪比,在声音信号的检测上表现更佳,即使在有电噪音的环境中也能进行检测。该项产品有望用于安保,识别系统以及医疗保健系统中。虽然目前还处于实验阶段,但是该技术显示出了不错的前途。

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