首页 > 技术资讯 > 行业咨讯

新式微流体压力传感器可区别弯曲负载

新式微流体压力传感器可区别弯曲负载

新加坡国立大学(National University of Singapore)的研究人员开发出一种超薄的软性压力传感器,不仅可在极其广泛的范围(2k-400kPa)测量压力负载,同时还能区别弯曲或拉伸负载。

这款新型传感器内含80μm薄的S型微流体,连接至直径5mm的中央圆形凹槽,以及两侧圆形区域(直径2.5mm),并以液体金属共晶镓铟(eGaIn)完全填充。


该传感器采用网版印刷的两条银电极运行经两侧圆形区域,模塑出键合至PET薄膜的软硅胶,得以打造出坚固且有弹性的传感器。此外,利用导电的液体金属,传感器不致于发生破裂或材料疲乏等状况。


在中央区域施加一个负载时,橡胶会变形,而液体金属则流入侧袋中,随负载增加而逐渐改变整组装的总电阻。要读取电路也十分简单,只要利用标准的类比数位转换器(ADC)测量电阻变化即可,无需放大任何讯号。


在其发表于《ACS Sensors》期刊的报告——《具有高度灵活性、耐用性和灵敏度的三态液体微流控触觉传感器》(Triple-State Liquid-Based Microfluidic Tactile Sensor with High Flexibility, Durability, and Sensitivity)中,研究人员证实S型能表现出更好的液体动力学,同时也观察到较直接微流体结构更高且更清晰的轮廓变形,显示S型微流体结构具有更高的局部负载灵敏度。


科学家以各种不同的机械负载测试其传感器,从手指轻触到脚步踩踏——分别以穿鞋、不穿鞋或穿高跟鞋等方式进行。


微流体压力传感器
研究人员将传感器应用于鞋中。针对脚跟碰撞或足部重踏等不同的动作,传感器分别产生特性鲜明的电反应


他们甚至开着车子辗过进行测试。为了打造其灵活性,研究人员还进行了电池弯曲试验,结果显示从-90°、-45°、+45°与+90°的弯曲都十分易于区别。


研究人员指出,通过脚步踩踏较能显示其细微差别,因为这种传感器能够辨识来自不同步态的特定运动特性。


新加坡国立大学教授Chwee Teck Lim认为,这种传感器适用于多种穿戴式装置类应用。他说:“我们正考虑导入商业化,已经为此项发明申请专利,并且与一些潜在用户交换意见,这些用户主要来自医院和诊所。”


谈到这种新型传感器与其他薄膜软性传感器的差异,Lim表示,“我们的液基传感器最具竞争优势之处在于它能实现极度的机械形变,与固体传感器相比,不至于发生塑料变形和断裂。另一项优点是我们能区隔出轻柔压力与重压的不同,而不需要进行额外的讯号处理或放大。”


“第三个优点是,我们的传感器可以感测各种不同模式的负载,如弯曲、扭转、压力以及拉伸等,而其它传感器只能测量一种负载模式,例如仅能测压力,”Lim补充说到,研究人员已在发布的研究中证实了其他负载模式。





标签:   微流控 微流体
手持式PDMS打孔器