Los investigadores de KAIST han desarrollado un nuevo sensor de deformación portátil basado en la modulación de la transmitancia óptica de un elastómero embebido en nanotubos de carbono CNT. El sensor es capaz de realizar mediciones sensibles, estables y continuas de señales físicas.la edición del 4 de marzo de ACS Materiales e interfaces aplicados como artículo de portada, muestra un gran potencial para la detección de movimientos humanos sutiles y el monitoreo en tiempo real de las posturas corporales para aplicaciones de atención médica.
Un sensor de tensión portátil debe tener una alta sensibilidad, flexibilidad y capacidad de estiramiento, así como un bajo costo. Aquellos utilizados especialmente para el monitoreo de la salud también deben estar vinculados al rendimiento sólido a largo plazo y ser ambientalmente estables. Varios sensores de tensión elásticos basados enSe han desarrollado principios piezo-resistivos y capacitivos para cumplir con todos estos requisitos.
Los sensores de tensión piezorresistivos convencionales que utilizan nanomateriales funcionales, incluidos los CNT como el ejemplo más común, han mostrado una alta sensibilidad y un gran rendimiento de detección. Sin embargo, sufren de una estabilidad y linealidad pobres a largo plazo, así como una histéresis de señal considerable.Se han sugerido sensores de tensión piezo-capacitivos alternativos con mejor estabilidad, histéresis más baja y mayor capacidad de estiramiento, pero debido al hecho de que los sensores de tensión piezo-capacitivos exhiben una sensibilidad limitada y una fuerte interferencia electromagnética causada por los objetos conductores en el entorno circundante,estos sensores de deformación elásticos convencionales aún enfrentan limitaciones que aún no se han resuelto.
Un equipo de investigación de KAIST dirigido por el profesor Inkyu Park del Departamento de Ingeniería Mecánica sugirió que un sensor de tensión extensible de tipo óptico puede ser una buena alternativa para resolver las limitaciones de los sensores de tensión piezo-resistivos y piezo-capacitivos convencionales, porque tienenalta estabilidad y menos afectados por las perturbaciones ambientales. El equipo introdujo un sensor de tensión óptico portátil basado en los cambios de transmitancia de luz de un elastómero embebido en CNT, que aborda el problema de baja sensibilidad de los sensores de tensión ópticos estirables convencionales.
Para lograr un amplio rango dinámico para el sensor, el profesor Park y sus investigadores eligieron Ecoflex como sustrato elastomérico con buena durabilidad mecánica, flexibilidad y capacidad de fijación en la piel humana, y el nuevo sensor óptico de tensión portátil desarrollado por el grupo de investigaciónen realidad muestra un amplio rango dinámico de 0 a 400%.
Además, los investigadores propagaron las microgrietas bajo tensión de tracción dentro de la película de CNT de paredes múltiples incrustadas en el sustrato Ecoflex, cambiando la transmitancia óptica de la película. Al hacerlo, les fue posible desarrollar un sensor de tensión portátilcon una sensibilidad 10 veces mayor que los sensores de deformación estirable ópticos convencionales.
El sensor propuesto también pasó la prueba de durabilidad con excelentes resultados. La respuesta del sensor después de 13,000 series de carga cíclica fue estable sin ninguna deriva notable. Esto sugiere que la respuesta del sensor puede usarse sin degradación, incluso si el sensor se usa repetidamentedurante mucho tiempo y en diversas condiciones ambientales.
Utilizando el sensor desarrollado, el equipo de investigación pudo medir el movimiento de flexión de los dedos y lo usó para el control del robot. También desarrollaron una matriz de sensores de tres ejes para el monitoreo de la postura del cuerpo. El sensor pudo monitorear movimientos humanos con pequeñas tensiones comoun pulso cerca de la arteria carótida y el movimiento muscular alrededor de la boca durante la pronunciación.
El profesor Park dijo: "En este estudio, nuestro grupo desarrolló una nueva plataforma de sensor de tensión portátil que supera muchas limitaciones de los sensores de tensión estirables resistivos, capacitivos y de tipo óptico previamente desarrollados. Nuestro sensor podría ser ampliamente utilizado en una variedad de camposincluyendo robótica suave, electrónica portátil, piel eléctrica, cuidado de la salud e incluso entretenimiento ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por El Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea KAIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Nueva investigación de la luz más antigua confirma la edad del universo
Las primeras imágenes del Orbitador Solar revelan 'fogatas' en el sol
Los científicos proponen un plan para determinar si el Planeta Nueve es un agujero negro primordial
Platón tenía razón: la Tierra está hecha, en promedio, de cubos
Nuevo modelo conecta la física de gotitas respiratorias con la propagación de Covid-19
Primera imagen de un sistema de varios planetas alrededor de una estrella similar al Sol capturada por el telescopio ESO