產(chǎn)品中心 應(yīng)用方案 技術(shù)文摘質(zhì)量保證產(chǎn)品選型 下載中心業(yè)內(nèi)動態(tài) 選型幫助 品牌介紹 產(chǎn)品一覽 聯(lián)系我們
- 硅膠傳感器使設(shè)備能夠在測量應(yīng)變和壓力時伸展
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2021/3/18
日本的研究人員已經(jīng)轉(zhuǎn)向使用異質(zhì)有機硅來“反彈”可拉伸的傳感器，這些傳感器被拉伸得太遠了。
可穿戴電子設(shè)備領(lǐng)域中的最新創(chuàng)新已增加了對 柔性和可拉伸電子系統(tǒng)的研究。
盡管在傳統(tǒng)的基于CMOS的組件領(lǐng)域中數(shù)十年的工作價值已導(dǎo)致戲劇化的小型化，但這些設(shè)備仍然脆弱且不靈活。盡管可以將它們放置在柔性PCB基板上以實現(xiàn)一定程度的靈活性，但該解決方案不會很快實現(xiàn)真正與人體貼合的設(shè)備。
因此，全球的研究人員和設(shè)計工程師一直在尋找在設(shè)備級別創(chuàng)建完全靈活的電子組件的不同方法，特別是可穿戴式傳感器，這些傳感器在消費，工業(yè)，國防和醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域具有多種有用的應(yīng)用。
伸出傳感器
但是，可拉伸的物理傳感器存在一個固有的問題-彈性。當(dāng)可伸縮傳感器的彈性太強且延伸得太遠時，不必要的相互作用會導(dǎo)致在一個軸上進行測量，而在另一個軸上產(chǎn)生誤差。這可能會阻礙高級電氣系統(tǒng)（如可穿戴設(shè)備和軟機器人）的關(guān)鍵開發(fā)的進展。
例如，完全正常且規(guī)則的運動（例如肘部或膝蓋的彎曲）足以將傳感器推到其結(jié)構(gòu)完整性之外。這會在壓力運動測量中產(chǎn)生很大的誤差，并使傳感器無法同時測量壓力和應(yīng)變。
在此演示中，壓力和應(yīng)變感測由每個動作獨立控制。圖片由《科學(xué)報告》提供
壓力傳感器（換能器）通過利用恒定面積的傳感元件來工作，并響應(yīng)流體壓力施加到其上的力。施加的力使換能器的膜片偏轉(zhuǎn)，然后對其進行測量并將其轉(zhuǎn)換為電輸出。
如果換能器的一根軸偏離足夠大的倍數(shù)（例如，因為它已經(jīng)被拉伸得太遠），這將導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)確，因為壓力（P）是用力（F）除以面積（A）來計算的， P = F / A。
在消費者可穿戴設(shè)備中，這些不準(zhǔn)確之處將給用戶帶來煩惱。在醫(yī)療或?qū)Π踩袊?yán)格要求的應(yīng)用中，它們可能很危險。
使傳感器反彈
日本橫濱國立大學(xué)（YNU）的研究人員聲稱找到了一種解決此問題的方法，提出了一種“壓力傳感器和應(yīng)變傳感器的整體陣列”，該傳感器能夠同時并獨立地檢測運動的力和彎曲變形。
在發(fā)表的論文中，研究人員描述了使用兩種不同的材料（一種軟材料和一種硬材料）來保護傳感器伸展和準(zhǔn)確測量運動的能力。將硬硅樹脂（PDMS）沿著陣列上的電極放置，并在每個放置的核心處放置可感測壓力的柔軟的多孔硅樹脂。
伸縮傳感器
有機硅基材由兩種不同類型的有機硅制成-一種硬而一種軟。較硬的有機硅（PDMS）可以抑制壓力感應(yīng)元件在應(yīng)變下的變形。圖片由橫濱國立大學(xué)大田裕樹提供
YNU工程學(xué)院的論文作者，副教授Hiroki Ota表示：“圍繞壓力感應(yīng)元件的PDMS可以防止在產(chǎn)生的設(shè)備張力期間元件發(fā)生大的變形。”
PDMS核心處的柔軟的多孔有機硅壓力中心受PDMS的硬殼保護。這樣就可以測量壓力，而不會超出可靠的誤差范圍。它還允許傳感器測量壓力和應(yīng)變，這是運動的獨立因素。
通過可彎曲傳感器了解人體運動
另外，映射陣列矩陣中的列電極和行電極的電阻低于壓力傳感器的電極。Ota補充說：“這種基板和電極電阻的控制可以防止器件的拉伸變形影響壓力感測。”
可拉伸陣列中的電極可以比檢測壓力所需的速率更低的速率測量應(yīng)變，這使得能夠獨立感測壓力和應(yīng)變。
研究人員計劃將他們的傳感器應(yīng)用到物理鍵盤上，然后將其安裝到人體上。他們說，這種鍵盤將能夠隨著身體彎曲而仍能檢測到指尖的壓力。他們還希望使用傳感器來進一步了解人手的觸摸和運動。
- 如果本文收錄的圖片文字侵犯了您的權(quán)益，請及時與我們聯(lián)系，我們將在24內(nèi)核實刪除，謝謝！
