Ultragevoelige, veerkrachtige sensor voor slim textiel

Als het slimme textiel van de toekomst gaat overleven, moeten de componenten ervan veerkrachtig zijn. Onderzoekers hebben een ultragevoelige, veerkrachtige spanningssensor ontwikkeld die kan worden ingebed in textiel en zachte robotsystemen.

De onderzoekers creëerden een ontwerp dat eruitziet en zich heel erg gedraagt ​​als een Slinky - een stevige cilinder van stijf metaal die, wanneer hij in een spiraalvorm wordt gevormd, rekbaar wordt. De onderzoekers begonnen met een stijf bulkmateriaal - in dit geval koolstofvezel - en vormden dit zo dat het materiaal rekbaar wordt. Het patroon staat bekend als een kronkelige meander omdat de scherpe ups en downs lijken op het glibberen van een slang. De van een patroon voorziene geleidende koolstofvezels worden vervolgens ingeklemd tussen twee voorgespannen elastische substraten.

De algehele elektrische geleidbaarheid van de sensor verandert als de randen van de koolstofvezel met patroon uit contact met elkaar komen, vergelijkbaar met de manier waarop de individuele spiralen van een Slinky uit contact met elkaar komen wanneer je aan beide uiteinden trekt. Dit proces gebeurt zelfs bij kleine belasting, wat de sleutel is tot de hoge gevoeligheid van de sensor.

In tegenstelling tot de huidige zeer gevoelige rekbare sensoren die afhankelijk zijn van exotische materialen zoals silicium of gouden nanodraden, vereist deze sensor geen speciale productietechnieken of zelfs een cleanroom. Het kan worden gemaakt met behulp van elk geleidend materiaal. De onderzoekers testten de veerkracht van de sensor door er met een scalpel in te steken, er met een hamer op te slaan, er met een auto overheen te rijden en 10 keer in een wasmachine te gooien. De sensor kwam ongeschonden uit elke test.

Om de gevoeligheid aan te tonen, hebben de onderzoekers de sensor in een stoffen armhuls ingebed en een deelnemer gevraagd om verschillende gebaren met hun hand te maken, waaronder een vuist, open handpalm en knijpende beweging. De sensoren detecteerden de kleine veranderingen in de onderarmspier van de proefpersoon door de stof en een machine learning-algoritme was in staat om deze gebaren met succes te classificeren. Zo'n sleeve kan in alles worden gebruikt, van virtual reality-simulaties en sportkleding tot klinische diagnostiek voor neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Parkinson.

Een ander aspect dat de technologie onderscheidt, zijn de lage kosten van de samenstellende materialen en montagemethoden. De onderzoekers onderzoeken hoe de sensor kan worden geïntegreerd in kleding vanwege de intieme interface met het menselijk lichaam. De sensor kan de hele dag door biomechanische en fysiologische metingen doen, wat met de huidige benaderingen niet mogelijk is.

Bekijk hier een demo van de sensor op Tech Briefs TV. Neem voor meer informatie contact op met Leah Burrows via Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien.; 617-496-1351.