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智能线:可以制造压敏的“电子皮肤”

2016-06-20 John IntelligentThings

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由阿卜杜拉国王科技大学扭动的智能线,可以编织进压敏的“电子皮肤”,可以用于新式衣服,机器人和医学假肢。

图片来源于: © 2016 阿卜杜拉国王科技大学


引言


智能线,可以被编织进电子皮肤,用于机器人,医学假肢。包含柔性电子材料的编织物,出现在许多新颖的产品上,例如具有内置屏幕和太阳能面板的衣服。更加另人印象深刻的是,这些织物可以作为电子皮肤使用,感知周围的环境,而且可以应用机器人和医学假肢。沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的研究人员,现在开发了智能线,可以检测施加在它们身上的压力的强度和位置。


原理


更加柔性的传感器功能,可以检测到物质电气性能的差异,从而反映出压力,温度,湿度和气体的存在的。电子皮肤由几个单独的传感器阵列构成。这些阵列目前需要复杂的布线和数据分析,使得他们更重,更大或者相对于量产更昂贵。


该大学物理科学和工程专业的Yanlong Tai 和 Gilles Lubineau找到了一个不同的方法。他们通过由纳米技术:单壁碳纳米管 (SWCNTs),给棉线涂上一层奇特材料,制造了智能线。


“棉线是经典的纺织材料,所以他们似乎是一个逻辑选择。”Lubineau说。“纳米管网络,也具有压敏电阻特性,这意味着它们的电阻取决于施加给他们的压。”


研究人员展示了他们的线,当受到更强的机械压力时,降低了电阻,并且至关重要的是,电阻的强度变化,也依赖于SWCNT涂层的厚度。


这些发现导致研究人员的巨大突破:他们开发了一层厚厚的SWCNT层的线,一端涂层厚度逐渐变细,直到另外一端变得薄薄的。然后,通过将线配成一对,一根厚度分级,一根厚度均匀。研究人员不仅能监测到应用压力载荷的强度,而且是沿线负载的位置。


“我们的系统,不是第一项感知应用压力强度和位置的技术,但是我们的分级结构避免复杂的电极布线,繁重的数据记录和分析。”Tai说。


应用


研究人员使用他们的智能线,建立了二维和三维阵列,准确地检测真实的人类或者机器人感受的压力,


我们希望通过我们智能线创造的电子皮肤,可以让许多机器人或者医学假肢受益,相对于这些来说,压力传感器很重要,例如人工手臂。”Lubineaus说。




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