Revolutionaire ultra-gevoelige, duurzame rek-sensor voor slimme textiel

Als de slimme textielen van de toekomst gaan overleven, moeten hun componenten veerkrachtig zijn. Onderzoekers hebben een ultra-gevoelige, veerkrachtige rek-sensor ontwikkeld die in textielen en zachte robotische systemen kan worden ingebed.

Ontwerp geïnspireerd op een Slinky

De onderzoekers creëerden een ontwerp dat eruitziet en zich gedraagt als een Slinky – een massieve cylinder van hard metaal die, wanneer het in een spiraalvorm wordt gepatroneerd, rekbaar wordt. De onderzoekers begonnen met een rigide bulk materiaal – in dit koolstofvezel – en patroneerden het op een manier dat het materiaal rekbaar werd. Het patroon heet een serpentijn-meander omdat de scherpe op- en neerbewegingen lijken op het glijden van een slang. De gepatroneerde geleidende koolstofvezels worden vervolgens tussen twee voorgerekte elastische substraten ingesloten.

De algehele elektrische geleidbaarheid van de sensor verandert naarmate de randen van de gepatroneerde koolstofvezel uit contact met elkaar komen, vergelijkbaar met de manier waarop de individuele spiraaltjes van een Slinky uit contact komen wanneer je beide uiteinden oppukt. Dit proces gebeurt zelfs met kleine hoeveelheden rek, wat de sleutel is tot de hoge gevoeligheid van de sensor.

Geen exotic materialen of cleanroom nodig

In tegenstelling tot huidige hooggevoelige rekbare sensoren die afhankelijk zijn van exotische materialen zoals silicium of goud nanodraden, vereist deze sensor geen speciale fabricagetechnieken of zelfs een cleanroom. Het kan gemaakt worden met elk leidend materiaal. De onderzoekers testten de veerkracht van de sensor door het te prikken met een schaalpel, ermee te slaan met een hamer, er met een auto overheen te rijden en het 10 keer in een wasmachine te gooien. De sensor kwam uit elke test ongeschonden tevoorschijn.

Toepassingen in sport, VR en diagnostiek

Om de gevoeligheid te demonstreren, bededen de onderzoekers de sensor in een stof armsleeve en vroegen ze een deelnemer om verschillende gebaren met hun hand te maken, waaronder een vuist, open handpalm en knijpbeweging. De sensoren detecteerde de kleine veranderingen in de onderarmspieren van de proefpersoon door de stof heen en een machine learning-algoritme kon deze gebaren met succes classificeren. Zo'n mouw kan gebruikt worden in alles van virtuele realiteitssimulaties en sportkleding, tot klinische diagnostiek voor neurodegenerative ziekten zoals Parkinson.

Een ander onderscheidend kenmerk is de lage kosten van de bestanddelen en assemblage methoden. De onderzoekers onderzoeken hoe de sensor geïntegreerd kan worden in kleding vanwege de intieme interface met het menselijk lichaam die het biedt. De sensor kan biomechanische en fysiologische metingen doorheen een persoons dag uitvoeren, wat niet mogelijk is met huidige benaderingen.

Bekijk een demo van de sensor op Tech Briefs TV hier. Voor meer informatie, contacteer Leah Burrows op dit e-mailadres wordt beschermd tegen spambots. Je hebt JavaScript nodig om het te kunnen zien.; 617-496-1351.