在過去的幾十年里，人們對開發(fā)可穿戴或貼片式電子產(chǎn)品產(chǎn)生了巨大的市場需求。開發(fā)具有多種感官的電子皮膚對于康復(fù)、醫(yī)療保健、假肢、機器人等各個領(lǐng)域都是至關(guān)重要的，它們可以用于監(jiān)測佩戴者的環(huán)境或健康狀況等等。

該技術(shù)的關(guān)鍵部件之一是可拉伸的壓力傳感器，它可以檢測各種類型的觸摸和壓力。最近，浦項科技大學（POSTECH）和韓國蔚山大學（University of Ulsan）的聯(lián)合研究團隊在這方面取得了重大突破，他們成功地創(chuàng)造出了受鱷魚皮啟發(fā)的全方位可拉伸壓力傳感器。

據(jù)悉，他們從鱷魚皮獨特的感覺器官中獲得靈感，開發(fā)出了帶有微型穹頂和褶皺表面的壓力傳感器。其結(jié)果是一個全方位可拉伸的壓力傳感器。

鱷魚是一種可怕的掠食者，大部分時間都在水下度過，擁有一種非凡的感知小波浪和探測獵物方向的能力。這種能力是由位于它們皮膚上的一個非常復(fù)雜和敏感的感覺器官實現(xiàn)的。

該器官由半球形的凸起結(jié)構(gòu)組成，這些凸起結(jié)構(gòu)重復(fù)排列，之間以褶皺連接。當鱷魚移動身體時，褶皺展開變形，而感知壓力的凸起結(jié)構(gòu)則不受機械變形的影響，這使得鱷魚在水下游泳或捕獵時對外界刺激保持異常的敏感性

在最新研究中，通過發(fā)明一種帶有微小褶皺的半球狀彈性聚合物（PDMS）結(jié)構(gòu)，其中包括長短不一的納米線，研究團隊開發(fā)出一種高度可伸縮的壓力傳感器，成功模仿了鱷魚感覺器官的結(jié)構(gòu)和功能。該團隊稱這種新型傳感器的性能優(yōu)于目前可用的其他壓力傳感器。

由于其表面的精細褶皺結(jié)構(gòu)，即使在遭受重大變形時，傳感器也能保持對壓力的高靈敏度。當施加外部機械力時，褶皺結(jié)構(gòu)舒展開，減少了負責檢測施加壓力的半球區(qū)域結(jié)構(gòu)的壓力。測試結(jié)果表明，在一個方向上拉伸到100%或同時在兩個不同方向上拉伸到50%時傳感器仍能以極高的靈敏度正常工作。

研究團隊稱，這種新型壓力傳感器可適用于各種應(yīng)用的可穿戴設(shè)備。為了評估其性能，他們將傳感器安裝在一只塑料鱷魚身上，并將其浸入水中。有趣的是，安裝的傳感器能夠探測到小水波，成功地復(fù)制了鱷魚感覺器官的感知能力。

研究人員表示，這項研究具有很強的現(xiàn)實意義，這種可變形的壓力傳感器一旦大規(guī)模商業(yè)化，對于可穿戴領(lǐng)域的市場的沖擊將會是顛覆性的。

“這是即使受到拉伸，也能有效檢測壓力的可穿戴壓力傳感器。它可以用于假肢的壓力傳感器、軟體機器人的電子皮膚、VR、AR、人機界面等多種應(yīng)用。”他們說。