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新型运动传感器是迈向低成本 高性能可穿戴技术

发布时间:2019-07-02 00:30

  FAMU-FSU工程学院的研究人员开发出了一类突破性的运动传感器,可以预示着无处不在的,完全集成且价格合理的可穿戴技术。

  在材料与设计期刊上发表的一篇论文中,FSU高性能材料研究所的工程师与法国里昂国家科学研究院的科学家们合作,详细介绍了一系列先进系列的令人印象深刻的特性和具有成本效益的制造工艺。运动传感器采用巴基斯坦剃刀薄而柔韧的纯碳纳米管片制成。

  这些新型巴克纸传感器代表了当前行业标准的显着改进,大多数传感器太粗糙或太不灵活,无法可靠地监控人体等复杂结构。

  “当前的技术不是为此而设计的,”高性能材料研究所所长兼FAMU-FSU工程学院教授Richard Liang说。“对于传感器技术,您需要它具有灵活性,您需要它可以负担得起,并且您需要它可扩展。这种新技术是多功能的,传感器可以负担得起打印。这是一项重大创新,提供了许多可能性“。

  在这个阶段,可打印的巴克纸传感器的潜在应用仅受到研究人员想象力的广泛限制。低调的设计可以集成到床单中以监控睡眠质量,鞋子可以跟踪步数和姿势,也可以用于训练服来测量运动强度。

  研究人员还预见到超出可穿戴技术领域的潜在应用。在软机器人领域,该材料可以促进响应性,自我修正的人造肌肉的生产。

  此外,可伸缩传感器代表了“物联网”长期预测未来的另一个步骤,其中几乎所有个人的计算机,设备,服装,家具和设备都是数字连接的,以便在云中自由交换信息。

  “大多数项目没有这么多可能的应用,”该研究的第一作者,博士候选人Joshua DeGraff说。“这种材料可用于结构健康监测,可穿戴技术以及介于两者之间的一切。我很兴奋,因为这可能会影响很多人的日常生活。”

  这种新颖的传感器结构将一条七微米薄的巴基纸与一个普通的商用喷墨打印机打印的银墨水电极组合在一起。

  结果是一种完美的Goldilocks传感器:不像普通的柔性金属传感器那样不敏感,但不像流行的,更灵敏的半导体传感器那样刚性或笨重。

  可穿戴的巴克纸传感器是这些竞争品质的理想结合。它们具有灵活性,无缝性和对细微运动和应变的敏感性。

  “我们通过测量系数来测量传感器,这表明当材料变形或弯曲时,电阻值会发生多大变化,”DeGraff说。“我们的测量系数比商用传感器高8倍,比其他许多碳纳米管传感器高75%。”

  随着可印刷传感器技术的不断发展,研究人员希望改进材料已经非常薄的材料,以便将其整合到舒适且不受限制的服装中。

  需要对复杂模型结构进行额外测试,以确保材料符合人体可变曲线和裂缝的能力。

  虽然这项技术可能还没有为黄金时段做好准备,但研究人员充满了充满希望的未来。

  “作为工程学教授,我们希望看到我们在实验室中创造的东西成为成功的产品,”梁说。“我们还没到那里,但这是重要的一步。消费者需要高质量和实惠的价格,而这种材料提供了这两种东西。”



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