FPC發(fā)現(xiàn)又一創(chuàng)新柔性傳感器
如今,從心率監(jiān)測器到虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔,各式各樣的可穿戴技術(shù)產(chǎn)品在消費(fèi)電子市場和研究領(lǐng)域,都呈現(xiàn)出爆發(fā)性增長和流行的趨勢。然而,為了檢測和傳輸數(shù)據(jù),這些可穿戴設(shè)備所用的大部分電子傳感器都是由堅(jiān)硬、不可彎曲的材料制成,很少說是用類似FPC這種柔性材料制作。這樣不僅使得佩戴者的自然運(yùn)動(dòng)受限,而且影響到采集數(shù)據(jù)的精度。
創(chuàng)新
最近,來自哈佛大學(xué)維斯生物啟發(fā)工程研究所(Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering )和約翰·保爾森工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)的研究人員組成的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造出一種高度靈敏的柔性電容傳感器,它由硅膠和織物組成,能夠隨著人體運(yùn)動(dòng)和彎曲,準(zhǔn)確自如地檢測人體運(yùn)動(dòng)情況。
組成
電容傳感器由一層硅膠薄片(一種導(dǎo)電性很差的材料組成),像三明治一般夾在兩層鍍銀的、導(dǎo)電織物(一種高度導(dǎo)電的材料)之間形成。
原理
這種傳感器通過測量電容的變化來記錄人體運(yùn)動(dòng)。所謂電容,也就是容納電荷的本領(lǐng),也指兩個(gè)電極之間的電場。
維斯研究所的研究工程師、論文的合著者之一 Daniel Vogt 稱:
“當(dāng)我們在傳感器的一端拉拽傳感器,施加張力時(shí),硅膠層會(huì)變薄,導(dǎo)電織物層會(huì)靠的更近,這樣就以一種與施加的張力成比例的方式,改變了傳感器的電容。所以,我們能夠測量到傳感器的形狀改變了多少。”
工藝
這種混合傳感器的優(yōu)越性能來源于它的新型制造工藝。通過這種制造工藝,織物通過另外一層的液態(tài)硅膠,連接于硅膠核心的兩端。這種方法讓硅膠可以填滿織物中的空氣間隙,機(jī)械地將它鎖在硅膠上,從而增加了用來分散張力和存儲(chǔ)電容的表面區(qū)域。
這種硅膠與織物的混合物,通過充分利用這兩種材料的特性,提高了對于運(yùn)動(dòng)的靈敏度。在拉升時(shí),這種強(qiáng)韌、連鎖的織物纖維能夠幫助硅膠限制其形變的程度;而當(dāng)拉力撤銷時(shí),硅膠則可以幫助織物恢復(fù)其原有的形狀。最后,柔軟的細(xì)線通過熱封膠帶,永遠(yuǎn)連接著這種導(dǎo)電織物,讓來自傳感器的電氣信息無需又硬又笨重的接口,就可以傳輸?shù)诫娐飞稀?br />
實(shí)驗(yàn)
團(tuán)隊(duì)通過進(jìn)行張力實(shí)驗(yàn),評(píng)估了他們設(shè)計(jì)的這種新型傳感器。在實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)傳感器被機(jī)電測試裝置拉伸時(shí),研究人員進(jìn)行了各種測量。一般來說,當(dāng)彈性材料被拉伸的時(shí)候,其長度增加,而厚度和寬度減少,所以材料的總面積不變,也就是它的電容保持不變。出人意料的是,研究人員發(fā)現(xiàn)傳感器受到拉伸時(shí),導(dǎo)電面積增加,電容從而比期望的更大。論文的首作者、維斯研究所的博士后研究員 Asli Atalay 稱:“基于硅膠的電容傳感器由于材料的天然特性,其靈敏度有限。然而,將硅膠嵌入到導(dǎo)電織物中后,創(chuàng)造出一個(gè)基質(zhì),它能夠防止硅膠橫向地縮小,這樣就將靈敏度提高到我們測試的裸露硅膠之上。”
這種混合物傳感器能夠在張力應(yīng)用30毫秒之內(nèi)和物理改變小于半毫米的情況下,測量出電容的增加,有效地捕捉到人體運(yùn)動(dòng)。為了在現(xiàn)實(shí)世界中測試這項(xiàng)能力,研究人員將它們整合到一個(gè)手套中,實(shí)時(shí)測量比較精細(xì)的手部和手指運(yùn)動(dòng)。當(dāng)手指移動(dòng)的時(shí)候,傳感器可以成功地檢測出電容的變化,指示出它們的相對位置隨著時(shí)間的變化。
SEAS 生物設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的研究生、論文的合著者之一 Vanessa Sanchez 解釋道:“我們的傳感器更高的靈敏度,意味著它具有區(qū)分更細(xì)微運(yùn)動(dòng)的能力,例如從一端到另外一端,輕微地移動(dòng)手指,而不是簡單地張開整個(gè)手或者握緊拳頭。”
價(jià)值
對于這項(xiàng)創(chuàng)新研究的價(jià)值,我們來看看專家們怎么說。
論文的作者、維斯研究所的核心教員、SEAS 工程和應(yīng)用科學(xué)副教授 John L. Loeb 稱:“對于這個(gè)傳感器,我們感到非常興奮。因?yàn)樗杉徔椘分瞥桑蕴焐头浅_m合集成到織物中,成為‘智能’機(jī)器人服裝。”
論文的合著者之一、維斯研究所的博士后研究員 Ozgur Atalay 稱:“另外,我們已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種統(tǒng)一的批量生產(chǎn)工藝,讓我們能夠創(chuàng)造出定制形狀的傳感器,共享統(tǒng)一的特性,并且可以根據(jù)給定的應(yīng)用進(jìn)行快速制造。”雖然這項(xiàng)研究還處于概念驗(yàn)證階段,但是團(tuán)隊(duì)對于這項(xiàng)技術(shù)未來的發(fā)展方向感到充滿信心。Walsh 說:“這項(xiàng)研究代表,我們對于在機(jī)器人系統(tǒng)中利用織物技術(shù)的興趣日益增長,并且我們看到‘在戶外環(huán)境中’捕捉運(yùn)動(dòng)的廣闊前景,例如可監(jiān)測身體活動(dòng)能力的運(yùn)動(dòng)服,或者在家中監(jiān)測病人的柔性醫(yī)療設(shè)備。另外,這些傳感器與基于織物的柔性制動(dòng)器相結(jié)合,能讓新型機(jī)器人系統(tǒng)真正地模仿服裝。”
ps:部分圖片來源于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán),請聯(lián)系我們刪除
最新產(chǎn)品
醫(yī)療設(shè)備控制器軟板
-
型 號(hào):RS04C00269A
層 數(shù):4
板 厚:0.3mm
材 料:雙面無膠電解材料
銅 厚:1/2 OZ
特 點(diǎn):產(chǎn)品都經(jīng)過100%燒錄測試
表面處理:沉金2微英寸
最小線寬/線距:0.07mm/0.06mm
數(shù)碼相機(jī)軟板
-
型號(hào):RS04C00101A
層數(shù):4
板厚:0.25mm
材料:雙面無膠電解
銅厚:1/3 OZ
最小線寬/線距:0.06mm/0.06mm
表面處理:沉金3微英寸
電磁膜:單面
數(shù)碼相機(jī)軟板
-
型 號(hào):RM01C00187A層 數(shù):1板 厚:0.12mm材 料:單面有膠電解銅 厚:1/2 OZ表面處理:沉金2微英寸最小線寬/線距:0.1mm/0.08mm特 點(diǎn):外形復(fù)雜
手機(jī)電容屏軟板
-
型 號(hào):RM02C00712A層 數(shù):2板 厚:0.12mm材 料:雙面無膠電解材料銅 厚:1/3OZ表面處理:沉金1微英寸最小線寬/線距:0.05mm/0.05mm電磁膜:2面特 點(diǎn):產(chǎn)品都經(jīng)過100%燒錄測試
手機(jī)電容屏軟板
-
型 號(hào):RS02C00244A層 數(shù):2板 厚:0.12mm材 料:雙面無膠電解材料銅 厚:1/3 OZ特 點(diǎn):產(chǎn)品都經(jīng)過100%燒錄測試表面處理:沉金2微英寸最小線寬/線距:0.07mm/0.06mm電磁膜:2面
手機(jī)電容屏軟板
-
型 號(hào):RM02C00247A層 數(shù):2板 厚:0.12mm材 料:雙面無膠電解材料銅 厚:1/3 OZ表面處理:沉金1微英寸最小線寬/線距:0.07mm/0.07mm電磁膜:2面特 點(diǎn):產(chǎn)品都經(jīng)過100%燒錄測試
手機(jī)電容屏軟板
-
型 號(hào):RM02C00892A層 數(shù):2板 厚:0.12mm材 料:雙面無膠電解銅 厚:1/3 OZ表面處理:沉金2微英寸最小線寬/線距:0.07mm/0.05mm電磁膜:2面其 他:產(chǎn)品都經(jīng)過100%燒錄測試
醫(yī)療按鍵軟板
同類文章排行
- 2014年中國柔性線路板廠綜合排名——有幾家是你熟識(shí)的呢?
- 柔性電路板|| 2017年度中國電子電路PCB百強(qiáng)企業(yè)排行榜
- 指紋模塊FPC小編帶您一文了解指紋識(shí)別,看完全懂了!
- 手機(jī)FPC廠之2017年度全球PCB百強(qiáng)企業(yè)排行榜
- FPC廠從八個(gè)角度讓你讀懂指紋識(shí)別
- 2015年NTI-100全球電路板百強(qiáng)企業(yè)排行榜,其中中國大陸上榜企業(yè)有34家!
- pcb廠家盤點(diǎn)俄軍經(jīng)典AK系列步槍
- 指紋識(shí)別軟板之各類FPC在指紋模組中的應(yīng)用
- fpc軟板廠家為你解析黑孔工藝
- 柔性線路板給你推送的最新資訊‖2016中國印制電路板行業(yè)50強(qiáng)
最新資訊文章
- 汽車FPC在新能源動(dòng)力行業(yè)大有可為
- FPC廠帶你看行業(yè)未來大發(fā)展
- 汽車FPC在汽車電子領(lǐng)域的應(yīng)用
- 新能源汽車動(dòng)力之電池FPC補(bǔ)強(qiáng)整體解決方案
- FPC廠家?guī)私庵讣y識(shí)別軟板的POS機(jī)
- 你了解線路板軟板品質(zhì)意識(shí)有哪些方面的內(nèi)容嗎?
- 探索柔性線路板的奧秘并揭秘廠家常用PCB板材
- 電子產(chǎn)業(yè)中不可缺的一環(huán)——軟板廠
- 如何選擇高品質(zhì)柔性電路板?
- 介紹FPC廠FPC與PCB廠PCB
您的瀏覽歷史
- 指紋模塊FPC之VR何時(shí)才能迎來真正的黃金時(shí)代
- 軟板之賽格廣場晃動(dòng)原因找到了!
- 軟板廠之電力短缺“大廠”被迫停產(chǎn)!
- FPC廠家為您揭秘ETC電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)
- 汽車軟板之他們都是華為的核心供應(yīng)商
- 指紋模塊軟板廠之從技術(shù)角度淺談國產(chǎn)芯片推廣存在的問題
- FPC之地鐵列車是如何運(yùn)到軌道上的?相信很多人沒見過!
- 軟板廠:這樣的浴缸里你想泡多久?
- 指紋模塊FPC之運(yùn)營商的4G時(shí)代已經(jīng)終結(jié)5G業(yè)務(wù)將會(huì)成為主要焦點(diǎn)
- 軟板之飛行公交車,是飛行汽車的最佳方案?
共-條評(píng)論【我要評(píng)論】