一种可伸缩可压缩的传感器用于可穿戴电子设备和软机器人

　　最近的技术进步使日益精密的电子产品得以发展。这些新工具中的一些，特别是可穿戴设备和软机器人，需要或可以极大地受益于柔性电子元件，包括传感器、执行器和超级电容。
　　中国郑州大学和北京大学的研究人员最近开发了一种可拉伸和可压缩的水凝胶应变传感器，可用于制造多种具有传感能力的柔性或软性技术，包括健康追踪器和机器人皮肤。在《高分子材料与工程》上发表的一篇论文中介绍了这种传感器，它不仅易于制造，而且价格低廉，这使它成为大规模实施的理想选择。
　　研究人员将碳纳米纤维粉末(CFP)均匀地分散在聚乙烯醇(PVA)基水凝胶中，制成了这种新型纳米纤维。聚乙烯醇具有良好的机械性能和可降解性，在柔性电子器件的发展中具有广阔的应用前景。
　　通过将CFP分散在聚醋酸乙烯基水凝胶中，研究人员能够增强材料的机械强度并增加其导电性。他们采用了所谓的＂冻融循环＂方法，即反复冻结和融化一种物质。
　　通过该工艺制备的PVA/CFP水凝胶具有较宽的拉伸(366%)和压缩(70%)范围。这使得它成为开发高柔性电子产品的理想选择，这种电子产品可以拉伸或压缩，同时保持最佳的传感能力。
　　＂在1000年装卸周期,PVA / CFP水凝胶低塑性变形(& lt; 10%,拉伸和压缩),小能量损失效率(5.62%在拉伸和压缩下12.13%),和一个稳定的机械强度和良好的敏感性,无论是拉伸或压缩100% 50%的菌株,＂研究人员在他们的论文中写道。
　　这种制造可拉伸和可压缩传感器的方法不仅简单有效，而且成本低廉，因此可以很容易地扩展。此外，它使高性能传感器的发展，可以检测广泛的人类行为或活动。
　　例如，当用户弯曲或拉伸他/她的关节、呼吸和吞咽时，使用新的制造策略创建的传感器可以准确地检测到。它们还能感知人类行走或移动时压力的变化。
　　研究人员在几个场景中测试了他们的传感器，把它们放在用户的手腕上以检测拳头肌肉的紧张程度，放在喉咙上以监测吞咽，放在胃上以检测呼吸，或者放在鞋底下以监测用户的行走行为。他们还用同样的传感器来探测人的触摸，以及当人按下传感器时。
　　碳纳米纤维-聚合物水凝胶应变传感器已经取得了非常有前途的结果，突出了其在多种应用中的潜力。未来，它可能被用于开发新的可穿戴设备，如智能手表和健康追踪器，但它也可能使制造具有先进传感能力的可伸缩电子皮肤成为可能。