新加坡国立大学研发一款能区别弯曲或拉伸负载超薄的软性压力传感器

　　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。

　　这种新款传感器内含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。

　　该感测器采用以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薄膜的软矽胶，使其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，表示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。

　　科学家并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。

　　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，透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的步态的特定运动特性。

　　新加坡国立大学教授Chwee Teck Lim认为，这种传感器适于穿戴式装置的许多应用。他说：“我们正考虑导入商业化，并已为此发明申请专利，以及与一些潜在用户交换意见，主要来自医院和诊所。”

　　至于差异化以及这种新型传感器如何与其他薄膜软性传感器？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，比起固体传感器也较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，而其他的一些传感器只能测量一种负戴模式，例如仅能测压力。”Lim并补充说，研究人员已在其他研究发布中证实其他负戴模式了。