一款新型靈活且可拉伸的傳感器

韓國首爾國立大學(xué)工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)通過巧妙地結(jié)合微裂紋與元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，創(chuàng)造了一款新型的靈活且可拉伸的傳感器，其靈敏度較以往提升了100倍。這項(xiàng)技術(shù)革新為精密生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域帶來了新的希望。研究發(fā)表在最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

柔性可拉伸應(yīng)變傳感器的工作原理是，依據(jù)導(dǎo)電材料電阻的變化來檢測生物力學(xué)信號或物體變形。然而，傳統(tǒng)傳感器在測量極小應(yīng)變時(shí)表現(xiàn)不佳，限制了它們在早期疾病診斷和預(yù)防性安全評估中的應(yīng)用效果。例如，在腦出血或缺血發(fā)生之前，人體可能會出現(xiàn)微小應(yīng)變，而目前的儀器無法檢測到；在結(jié)構(gòu)材料發(fā)生災(zāi)難性故障前，表面應(yīng)變水平也非常微小，這些情況對健康和安全構(gòu)成了潛在威脅。

針對上述挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種創(chuàng)新解決方案：采用負(fù)泊松比的元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使新傳感器的靈敏度較以往提升了100倍，能夠檢測到更微小的應(yīng)變，這些細(xì)微變化，幾乎相當(dāng)于人類頭發(fā)直徑上單個原子尺度的變化。通過精準(zhǔn)控制納米級微裂紋的擴(kuò)展，傳感器能夠放大電阻變化，從而實(shí)現(xiàn)如此高的應(yīng)變靈敏度。

這項(xiàng)技術(shù)能夠捕捉微生物生長過程中產(chǎn)生的微小形變，例如面包上霉菌絲生長所引起的接觸應(yīng)變，展示了其在生物醫(yī)學(xué)環(huán)境中的巨大潛力。團(tuán)隊(duì)還成功將傳感器應(yīng)用于顱骨內(nèi)的腦血管表面，以實(shí)時(shí)監(jiān)控血壓和血流變化。

這一成果凸顯了該傳感器在快速識別腦血管和心血管疾病早期跡象方面的價(jià)值，并能提供精確的醫(yī)療數(shù)據(jù)支持。此外，傳感器采用了可生物降解材料制造，可以在體內(nèi)自然分解，不會留下長期殘留物，保障了患者安全。