北卡罗莱纳州立大学开发“两栖”传感器 使新防水技术成为可能

盖世汽车讯 据外媒报道，北卡罗莱纳州立大学（North Carolina State University）的研究人员开发出可在空气中和水下工作的传感器，为“两栖”传感器铺平了道路，可应用于野生动物监测和生物医学等领域。相关论文已发表在期刊《材料视野》（Materials Horizons）上，论文题为“封装式可拉伸两栖应变传感器（Encapsulated Stretchable Amphibious Strain Sensors）”。

图片来源：North Carolina State University

新技术主要集中在测量变形的应变传感器上，这意味着它们可以用来测量物体的拉伸、弯曲和移动方式。该研究论文的第一作者、北卡罗莱纳州立大学的博士后研究员吴双表示：“人们对制造可用于生物医学应用的应变传感器很感兴趣，如可用于观察血管和其它生物系统行为的传感器。其它可能的应用还包括创建传感器来测量鱼类在水下的移动方式、监测野生动物的健康状况等。”

该论文的通讯作者、北卡罗莱纳州立大学机械与航空航天工程系Andrew A.Adams杰出教授朱勇表示：“然而，在制造这种可穿戴或可植入的应变传感器时，确保传感器可以在潮湿的环境中工作成为一个巨大的挑战。”

吴双表示：“我们这项研究的目标是在不牺牲传感器性能的情况下，制造出能在潮湿环境中长时间工作的传感器。”为实现这一目标，该研究团队首先使用了在2022年底开发的灵敏应变传感器。然后，研究人员将传感器夹在由高弹性防水聚合物制成的两层薄膜之间。

聚合物可将传感器封装起来。这种独特的界面设计既能防水，又不会像大多数其它封装材料那样限制传感器材料的运动。这为传感器提供了所需的灵敏度和伸展性。传感器可以连接到一个无线传输数据的小芯片上。

吴双表示：“在实验中，我们发现两栖传感器灵敏度很高且响应速度很快。我们还发现，无论是在空气中还是在海水中浸泡20天，传感器的性能都是一样的。”

朱勇表示：“传感器也非常稳定，即使在拉伸16000次后，其性能也没有下降。”

为了展示两栖传感器的功能，研究人员使用传感器来跟踪机器鱼的运动并监测猪心脏的血压。研究人员还制作了集成该两栖传感器的手套，利用传感器将潜水员的手势信号转化为人们在水中或船上都能阅读的信息。

吴双表示：“我们的想法是创造一种简单的方式，让水肺潜水员能够与水下的其它潜水员或仍在船上的船员进行有效的沟通。”

朱勇表示：“我们已经提交了这项技术的专利申请，并愿意与行业伙伴合作，将这些传感器整合到各种应用中。”