安い、プレッシャー

Sep 09, 2023

一連のデモンストレーション (Nature Materials に掲載) で、ソウル国立大学マルチスケール バイオミメティック システム研究所の科学者たちは、水滴の落下、手首の人間の脈拍、さらには手首の脈拍さえも感じることができるほど敏感な圧力感知膜を披露しました。 「電子の皮膚」の上を歩くてんとう虫のささやきのように軽い足音。

このデバイスは 2 枚のポリウレタン アクリレート シートを備えています。 このシートは9×13センチメートルにもなり、直径100ナノメートル、高さ1000ナノメートルの微細なポリマー毛の密な配列の上に成形されている。 それぞれの毛髪は 20 nm のプラチナ層でコーティングされ、基底膜 (導電性を高めるために処理されたポリジメチルシロキサン) に結合されています。

次に、2 枚の繊毛シートを 2 枚のベルクロのように、向かい合わせに貼り合わせます。 上層の繊維は下層の繊維と噛み合います。 ただし、機械的な面ファスナー結合の代わりに、シートはファンデルワールス引力によって強力に (ただし可逆的に) 結合されます。 ナノファイバーサンドイッチは層間に電流を伝導し、噛み合う毛間の総接触面積が変化すると抵抗が変化します。 基底膜に触れたり、押したり、ひねったりすると、メッシュ状のナノヘアがこすれたり曲がったりし、電流の変化によって何が起こっているかがわかります。 実際、直交圧力、横方向のせん断、ねじれによって異なる応答曲線が生成されるため、デバイスは押す、こする、ねじるの違いを区別できます。

システムのゲージ係数 (ひずみの変化による抵抗の変化) は、直接圧力では約 11.5、せん断では約 0.75、ねじりに対する応答では約 8.53 でした。 比較すると、グラフェン フィルムをベースにした直圧センサーのゲージ率は約 6.1 で、従来の金属箔センサーのゲージ率は約 2.0 です。 (これらの他のセンサーは一方向のひずみのみを検出することに注意してください。圧力、せん断、ねじりを検出するには、ひずみの方向ごとに個別のセンサーを使用して特別に製造する必要があります。)

研究者らは要約すると、「ナノインターロック機構は複雑な統合ナノマテリアルアセンブリや層状アレイを必要としないため、高性能で大面積のひずみゲージセンサー向けのシンプルで安価でありながら堅牢なセンシングプラットフォームを可能にする」と述べている。

写真：Changhyun Pang / ソウル大学