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美科学家研制透明可拉伸触感材料

浏览:82 发表时间:2020-05-29 11:40:14

  在日常生活中我们已经非常习惯于触摸屏的应用,如手机的触摸屏也已经相当普遍。但是现在,美国斯坦福大学的研究人员们正打算将这一套技术进行扩展,并将其应用到更加广泛的领域中去,这将对诸多消费品技术,机器人以及其他很多领域产生深远影响。 

  研究小组设计了一款透明,可拉伸的感受器,它可以重复使用而不会起皱,每次触碰后都会立即回复原状。科学家们希望这项技术未来可以在医学上得到应用,如设计可以调节紧绷感的绷带,甚至可以用来制作人造皮肤,帮助病人恢复触觉,或者设计具有触觉的机器人。当然,在传统的触摸屏和计算机方面,它将更加具有用武之地。 

  研究人员们首先向一层硅材料表面喷洒一层碳纳米管材料,随后对其进行反复拉伸,最终这些碳纳米管定向排列成了“弹簧状”。这种弹簧可以向任意方向拉伸,这一过程中可以测量施加在材料上的力的大小,并且多次反复拉伸都不会导致其结构破坏。 

  这种材料采用了电容原理,如下:用两块平行的导电板合成在一起。当其中一块或全部两块板受力压迫,两块板之间的间距将减小,从而增加感受器的电容。这种增加是可以被定量测量的。拿这种具体的材料来说,这两块平行导电板是用镀了碳纳米管层的硅材料制成的,中间还加了一层储存电荷的硅质层。 

  小组组员,博士后研究生戴伦-利波密(Darren Lipomi)介绍说,这种可拉伸材料可以感受很大范围内的各种触碰。也就是说,不论你是用两根手指轻轻触碰它,还是找来一头大象狠狠踩上去,它都能感受得到。 

  在目前阶段,该小组的这一材料的敏感度相较这一小组之前设计的另外一种材料还差一些。当时他们设计的材料非常敏感,甚至可以感受一只20毫克的苍蝇尸体的重量。不过,有了之前的这一经验,小组成员便可以将其用作对现在正在开发的这项新技术进行校准的工具了。斯坦福大学化学工程教授包哲南(Zhenan Bao)说:“我们只需对电极的表面稍加改动就能取得与之前的那种材料同样的敏感度。”


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