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液态金属基超可拉伸性传感器进入新阶段

文章出处:yb体育登录 人气:发表时间:2021-09-23 01:04
本文摘要:江苏激光同盟导读: 研究人员使用该传感器举行枢纽手指和腕部运动的准确检测从而获得了精彩的性能。他们的效果讲明该传感器在柔性可穿着电子设备中的庞大应用潜力。

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江苏激光同盟导读:

研究人员使用该传感器举行枢纽手指和腕部运动的准确检测从而获得了精彩的性能。他们的效果讲明该传感器在柔性可穿着电子设备中的庞大应用潜力。

本文泉源:Qinwu Gao et al, Microchannel Structural Design For a Room-Temperature Liquid Metal Based Super-stretchable Sensor, Scientific Reports (2019). DOI: 10.1038/s41598-019-42457-7

可是这些传感器无法在凌驾100%的应变下保持功效这受到大规模可拉伸性场所的限制。同时在可拉伸传感器中经常视察到刚性电子元件中的质料分层和/或局部断裂。耐久性差的主要原因是刚性导体和软支撑质料之间的杨氏模量存在本质差异。

为相识决杨氏模量不匹配的问题已经探索了许多质料。液体导体因其低杨氏模量和高耐用性(纵然在大应变下也能保持)而备受关注。研究人员越来越意识到使用较软的液体质料生成可拉伸导体是制造高性能可拉伸传感器的一种有前途的方法。

人们普遍认为一种特殊类型的导电液体质料是共晶镓铟(EGaln)。

EGaln是镓和铟的合金可以在室温下保持液态。由于高外貌张力和高电导率EGaln是可伸缩灵活传感器的理想导体。

可是带有EGaln导体的可伸缩柔性传感器也存在一个缺点即标距系数(GF)较低。在这里我们探讨了GF的影响因素并设计了合理的微流体通道来增加可伸展和柔性传感器的GF。然后应用光刻技术建设相对平滑的微流控通道。

EGaln的注入方式是Ecoflex弹性体的微流体通道用于提供具有高拉伸性高适应性的传感器。

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图1. 高度灵活且可拉伸的EGaln微通道的制造示意图

图2. 通过光刻技术在硅晶片上的SU-8微通道照片

来自深圳高级技术研究所的科学家们已经开发出一种基于液态金属的超可拉伸传感器它具有制造容易、成本低、可重复性高以及规格系数高达4.95的优点。

新设备可能将基于液态金属的传感器带入下一阶段。研究效果揭晓在Scientific Reports上。

机械变形表征

为了结实有效地执行其指定功效EGaln微通道传感器需要具有高度的灵活性顺应性和可拉伸性并能够蒙受广泛的机械变形例如拉伸弯曲和扭曲。

为了相识EGaln微通道传感器的性能通过模拟仿真分析了EGaln微通道传感器对应于拉伸弯曲和扭曲的力漫衍。图4显示了力漫衍情况。

拉伸时设备的力漫衍匀称。纵然可拉伸性高达300%该传感器也不会泛起高应力状态这可以防止疲劳破坏从而使传感器具有高可拉伸性。这说明晰合理设计的微通道不会损坏柔性基板的结构强度。

微通道在拉伸时显示匀称变形有助于建立精彩的线性传感器并建设变形与电阻变化的关系。此外该设备在弯曲和扭曲时不会泛起高应力这很好地说明晰该设备可以牢靠有效地实现指定功效而不会因高应。


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