Wetenschap
Ultraveerkrachtige flexibele sensoren zijn baanbrekend op het gebied van drukdetectie
In recente ontwikkelingen zijn flexibele druksensoren ontwikkeld om de gevoeligheid van de menselijke huid na te bootsen, wat aanzienlijke voordelen oplevert voor gebieden als interactieve technologieën, gezondheidsmonitoring en robotica. Deze innovaties maken gebruik van een verscheidenheid aan microstructurele strategieën, waaronder piramidale, koepel-, rimpel- en gelaagde structuren, voor verbeterde gevoeligheid en duurzaamheid. Ondanks hun potentieel omvatten de huidige ontwerpen vaak complexe productieprocessen.
Om deze uitdagingen aan te pakken, zijn nieuwe benaderingen erop gericht de sensorfabricage te vereenvoudigen en tegelijkertijd de drukdetectiemogelijkheden en stresstolerantie te verbreden, waardoor de grenzen van de sensortechnologie worden verlegd naar efficiëntere en veelzijdige toepassingen.
Een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift Microsystems &Nanoengineering introduceerde een geavanceerde flexibele druksensor die bekend staat om zijn opmerkelijke veerkracht bij ultrahoge stress. Deze technologische doorbraak maakt gebruik van de kracht van periodieke microslits ingebed in een composietmengsel van MW-CNT en polydimethylsiloxaan (PDMS), wat een aanzienlijke vooruitgang betekent in de sensormogelijkheden.
Deze nieuwe configuratie verbetert het vermogen van de sensor om extreme druk te weerstaan aanzienlijk, waarbij experimentele tests een spanningstolerantie van 400 kPa aantonen en theoretische projecties die oplopen tot 2,477 MPa. Bovendien bereikt dit ontwerp een opmerkelijke gevoeligheid van 18,092 kPa −1 , waarmee een nieuwe standaard wordt gezet voor de prestaties van druksensoren.
De integratie van microslits maakt substantiële vervorming onder hoge druk mogelijk, waardoor het operationele bereik van de sensor wordt vergroot en tegelijkertijd de complexiteit van traditionele vorm- en ontvormprocessen wordt vermeden. Dit kenmerk, gekoppeld aan de optimale MW-CNT/PDMS-verhouding, zorgt voor opeenvolgende meerdere contactpunten binnen de detectiefilm en tussen de periodieke detectiecellen onder belasting.
Deze functies verbeteren gezamenlijk de doeltreffendheid van de sensor, waardoor toepassingen mogelijk zijn variërend van windrichtingmonitoring tot gezondheidsmonitoring met hoge inzet en detectie van voertuiglading.
Volgens de hoofdonderzoeker "vereenvoudigt deze innovatieve microslotstrategie niet alleen het fabricageproces van de sensor, maar breidt het ook het toepassingsbereik aanzienlijk uit, van gezondheidsmonitoring tot ultrahogedrukdetectietoepassingen zoals voertuigladingsdetectie."
De hoge stresstolerantie en gevoeligheid van de sensor hebben enorme gevolgen voor verschillende sectoren, waaronder de robotica, gezondheidsmonitoring en de auto-industrie. Het vermogen om minieme drukveranderingen te detecteren opent nieuwe mogelijkheden voor niet-invasieve apparaten voor gezondheidsmonitoring.