高性能多功能灵活应变传感器基于植物叶子启发的层次微孔结构

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 生物模拟学是一种生物模拟学.
• 传感器技术 传感器技术

背景情况:

• 可穿戴的灵活应变传感器对于医疗健康,运动监测和人机交互至关重要.
• 开发高性能,易于制造的灵活应变传感器仍然是一个重大挑战.

研究的目的:

• 提出一种简单,高效和低成本的方法,用于制造具有层次化的微孔结构的柔性应变传感器.
• 为传感器设计利用受植物叶子胃体启发的仿生学.

主要方法:

• 制造灵活的应变传感器,使用一种灵感来自植物叶口腔的技术,以创建层次化的微孔结构.
• 传感器性能的表征,包括灵敏度,检测范围,响应/恢复时间和耐用性.
• 在监测人类活动和传输信息方面展示传感器能力.

主要成果:

• 制造的传感器具有层次的微孔结构,可以控制应力分布和裂传播.
• 实现了卓越的综合性能:高灵敏度 (12138),广泛的检测范围 (50%),低检测极限 (0.01%),快速响应/恢复 (108/97 ms),以及高耐用性 (20,000 个周期).
• 成功监控人类活动 (脉,微表情,吞,关节曲,发声),并实现了基于摩尔斯码的信息传输.

结论:

• 拟议的生物仿真策略为制造高性能灵活应变传感器提供了一个简单的方法.
• 这些传感器在可穿戴设备,电子皮肤,软机器人和先进的信息交互中展示了广泛的应用前景.