新傳感器由嵌入彈性聚合物中的銀納米線網(wǎng)絡組成。聚合物具有均勻深度的平行切割圖案，從材料的任一側交替：從左側切割一個，然后從右側切割一個，然后從左側切割一個，依此類推。這種特征 - 圖案切割 - 可以在不犧牲靈敏度的情況下實現(xiàn)更大范圍的變形。 來源：吳爽，北卡羅來納州立大學

北卡羅來納州立大學的研究人員開發(fā)了一種可拉伸的應變傳感器，它具有靈敏度和范圍組合，使其能夠以比以前的技術更大的運動范圍檢測應變的微小變化。研究人員通過創(chuàng)建新的健康監(jiān)測和人機界面設備來展示傳感器的實用性。

他們的研究論文“基于裂紋擴展和開放的高度靈敏，可拉伸和堅固的應變傳感器”發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces雜志上。

應變是衡量材料從其原始長度變形的程度的量度。例如，如果將橡皮筋拉伸到其原始長度的兩倍，則其應變將為 100%。

“測量應變在許多應用中都很有用，例如測量血壓的設備和跟蹤身體運動的技術，”朱勇說，他是該論文的通訊作者，北卡羅來納州立大學機械和航空航天工程的安德魯·A·亞當斯杰出教授。

為了證明傳感器可以變形多遠，研究人員創(chuàng)造了一種可穿戴設備，用于監(jiān)測人的背部運動，該設備可用于物理治療。來源：吳爽，北卡羅來納州立大學

“但到目前為止，已經(jīng)有一個權衡。能夠檢測小變形的靈敏應變傳感器不能拉伸得太遠。另一方面，可以拉伸到更大長度的傳感器通常不是很敏感。我們開發(fā)的新傳感器既靈敏又能夠承受明顯的變形，“朱說�！傲硪粋�特點是，即使在過度應變的情況下，傳感器也非常堅固，這意味著當施加的應變意外超過感應范圍時，它不太可能斷裂。

新傳感器由嵌入彈性聚合物中的銀納米線網(wǎng)絡組成。聚合物具有均勻深度的平行切割圖案，從材料的任一側交替：從左側切割一個，然后從右側切割一個，然后從左側切割一個，依此類推。

“這個特征 - 圖案切割 - 可以在不犧牲靈敏度的情況下實現(xiàn)更大范圍的變形，”該論文的作者，近期在北卡羅來納州立大學獲得博士學位的吳爽說。

為了證明傳感器在人機界面設備中的實用性，研究人員創(chuàng)建了一個三維觸摸控制器，可用于控制視頻游戲。來源：吳爽，北卡羅來納州立大學

傳感器通過測量電阻變化來測量應變。隨著材料的拉伸，阻力增加。傳感器表面的切口垂直于其拉伸方向。這做了兩件事。首先，切割允許傳感器明顯變形。由于表面的切口拉開，形成鋸齒形圖案，因此材料可以承受實質性變形而不會達到斷裂點。其次，當切口拉開時，這迫使電信號進一步傳播，沿著鋸齒形上下傳播。

“為了證明新傳感器的靈敏度，我們用它們來制造新的可穿戴血壓設備，”朱說�！盀榱俗C明傳感器可以變形多遠，我們創(chuàng)造了一種可穿戴設備來監(jiān)測人的背部運動，這對物理治療具有實用性。

“我們還演示了人機界面，”吳說�！熬唧w來說，我們使用傳感器創(chuàng)建了一個可用于控制視頻游戲的三維觸摸控制器。

“該傳感器可以很容易地集成到現(xiàn)有的可穿戴材料中，如織物和運動膠帶，便于實際應用，”朱說�！岸�這一切只是觸及了表面。我們認為，隨著我們繼續(xù)使用這項技術，將會有一系列額外的應用。

該論文由北卡羅來納州立大學博士生凱瑟琳·穆迪（Katherine Moody）共同撰寫;以及北卡羅來納州立大學前本科生Abhiroop Kollipara。