陣列示意圖。這種有機硅基材由兩種具有不同硬度值的硅膠類型制成。較硬的硅膠PDMS在壓力部分可以控制壓力傳感元件在拉伸過程中的變形。來源：橫濱國立大學太田弘樹

彈性可能會伸展得太遠，這可能會給可穿戴傳感器帶來問題。橫濱國立大學的一組研究人員提出了一種修復方法，以防止過度拉伸，同時拉高電子設備的傳感能力。這可能會導致先進的假肢或災難恢復機器人。

他們于29月<>日在《科學報告》上發(fā)表了研究結果。

“可拉伸的物理傳感器對于先進電氣系統(tǒng)的發(fā)展至關重要，特別是可穿戴設備和軟機器人，”橫濱國立大學工程學院的論文作者兼副教授Hiroki Ota說。“然而，由彈性材料組成的電流可拉伸壓力傳感器在設備應變期間可能會高度變形。

肘部或膝蓋的彎曲會使傳感器超過其結構完整性，從而在壓力運動測量中產(chǎn)生較大的誤差。這使傳感器無法同時測量壓力和應變，而是作為自變量。

為了解決這個問題，研究人員提出了一個整體的壓力和應變傳感器陣列，可以同時獨立地檢測運動的力和彎曲變形。他們使用兩種不同的材料 - 一種軟質(zhì)和一種硬質(zhì) - 來確保傳感器的拉伸能力，并仍然準確測量運動。他們將一種稱為PDMS的硬硅膠沿著陣列上的電極放置。在每個PDMS放置的中心，他們放置了柔軟的多孔硅膠，可以感應壓力。

“壓力傳感元件周圍的PDMS可防止在開發(fā)的設備張力期間元件發(fā)生大變形，”O(jiān)ta說。

柔軟多孔的硅膠壓力傳感器包含在PDMS的硬殼內(nèi)，因此它可以測量壓力，而不會過度超出可靠的誤差范圍。安全殼還允許傳感器識別和測量壓力和應變，作為運動的獨立貢獻者。

“此外，映射陣列矩陣中柱電極和行電極的電阻遠低于壓力傳感器的電阻，”太田說。

“這種基板和電極電阻的控制可以防止設備的拉伸變形影響壓力的傳感。

可拉伸陣列中的電極可以以遠低于檢測壓力所需的速率測量應變。

“我們可以獨立地識別設備的壓力和應變傳感，”太田說。

Ota表示，該團隊計劃將新的可拉伸傳感器方法應用于可以安裝在身體表面的物理鍵盤，該鍵盤可以隨著身體的壓力而彎曲，并且仍然可以檢測指尖壓力，以及軟機器人上的物理傳感器。他們還希望使用傳感器來更好地了解人手的運動和觸摸。

“將來，通過將這種傳感器塑造成手套形狀，它可以應用于電子分析手指運動和手觸覺的設備，”太田說。