Durchbruch bei weichem Drucksensor löst den schwierigsten Engpass der Branche

Die medizinische Sensortechnologie hat in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht, mit der Entwicklung tragbarer Geräte, die Puls, Gehirnfunktion, Biomarker im Schweiß und mehr verfolgen können. Es gibt jedoch ein großes Problem mit bestehenden tragbaren Drucksensoren:Selbst der geringste Druck, etwas so Leichtes wie ein enges langärmliges Hemd über einem Sensor, kann sie aus der Bahn werfen.

Texas Engineers hat dieses Problem gelöst, das die Branche seit Jahren beschäftigt. Und sie haben es geschafft, indem sie einen allerersten hybriden Sensoransatz entwickelt haben, der es dem Gerät ermöglicht, Eigenschaften der beiden vorherrschenden Arten von Sensoren zu besitzen, die heute verwendet werden.

Der Bereich der flexiblen Drucksensoren ist extrem überfüllt, und nach zwei Jahrzehnten stießen wir auf einen Engpass, weil niemand den Kompromiss zwischen Druck und Empfindlichkeit lösen konnte“, sagte Nanshu Lu, außerordentlicher Professor am Institut für Luft- und Raumfahrttechnik und Technische Mechanik der erste Sensor, der in der Lage ist, einen neuen Hybridmodus zu nutzen, um Druck ohne signifikanten Empfindlichkeitsverlust zu widerstehen."

Weiche Drucksensoren bestehen heute im Allgemeinen aus drei Schichten – einer verformbaren Sensorschicht, die zwischen zwei Elektroden eingebettet ist. Diese Sensoren fallen im Allgemeinen in eine von zwei Kategorien – piezokapazitiv und piezoresistiv.

Das Team von Lu verwendete ein elektrisch leitfähiges und hochporöses Nanokomposit als Sensorschicht und fügte dem Sensor eine zusätzliche Isolierschicht hinzu, die ihm die Fähigkeiten beider Sensortypen verlieh. Diese neue Hybridsensorik ermöglicht es ihm, Druck besser standzuhalten.

„Wenn wir externen Druck anwenden, sinkt die Empfindlichkeit, ist aber immer noch auf Augenhöhe mit anderen Sensoren bei Nulldruck“, sagte Lu.

Lu ist seit langem eine Pionierin auf diesem Sensorgebiet, vor allem durch ihre elektronische Tattoo-Technologie – eine Reihe von Geräten, die so leicht und dehnbar sind, dass sie für längere Zeit mit wenig oder gar keinem über dem Herzen, dem Gehirn oder dem Muskel platziert werden können Unbehagen.

Jetzt arbeitet sie an Möglichkeiten, das Sensormaterial um fast jeden Gegenstand zu wickeln und ihm die Empfindlichkeit menschlicher Haut zu verleihen. Die naheliegendste Anwendung besteht darin, es um Roboterhände und -finger zu wickeln, um ihnen die Fähigkeit zu geben, Objekte durch Berühren zu erkennen. Aber es gibt noch viele andere Dinge, die es tun könnte. „Die Anwendungen könnten unbegrenzt sein“, sagte Lu. "Dehnbare E-Haut kann um fast jeden Gegenstand gewickelt werden."