據麥姆斯咨詢報道，英國物理學家研發出迄今為止靈敏度最高的應變傳感器，它甚至能夠檢測到一片羽毛的重量。

該傳感器由英國薩塞克斯大學（University of Sussex）的材料物理小組研發，其拉伸強度比目前市場上的應變儀高80倍，電阻變化比現有研究的最敏感的材料高100倍。

該研究小組相信，這些傳感器將為可測量病人生命體征的可穿戴設備及監測建筑物和橋梁結構完整性的系統帶來更高的靈敏度。

拉伸和扭曲超靈敏應變傳感器

薩塞克斯大學數學與物理科學學院的Marcus O’mara說：“下一波應變傳感技術使用了諸如橡膠之類的彈性材料，并注入了諸如石墨烯或銀納米粒子之類的導電材料，在這方面的開發已經進行了十多年。”

“我們相信這些傳感器技術向前邁進了一大步。與科學文獻中引用的線性應變傳感器和非線性應變傳感器相比，我們的傳感器顯示出有史以來電阻值的最大絕對變化。”

薩塞克斯大學實驗物理學教授Alan Dalton表示：“這項前景光明的技術可能在醫療保健、運動成績監測等成熟領域，以及軟體機器人等快速發展的領域特別有用。”

“我們已經研發出了高性價比、可伸縮的健康監測設備，這些設備可以進行校準，以測量人體從關節運動到生命機能的各個方面。也可同時將多種設備用在病人身上，設備間通過無線連接并相互通信，提供實時、移動式健康診斷，而費用僅為目前的一小部分。”

發表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）雜志上的新論文詳細介紹了將大量石墨烯納米片以一種結構化、可控的方式整合到聚二甲基硅氧烷（PDMS）基質中的過程，從而獲得優異的機電性能。

高倍率下G球的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像（圖片來源：薩塞克斯大學）

該論文的作者表示，這種方法有被擴展到眾多二維層狀材料和聚合物基質的潛力。在所有測得的載荷水平上，傳感器都能極大地提高導電性，且沒有明顯的滲流閾值。

商用測量設備的靈敏度和應變范圍相對較低，應變系數在2~5范圍內，最大應變為5%或更低，因此電阻增加低于25%，妨礙了人體運動所需的高應變感測監控。

新型傳感器能夠檢測到小于0.1%的應變，這是因為它們的應變系數更高，約為20，而應變高達80%，指數級的響應引起電阻變化超過100萬倍。

這樣使得高靈敏度、低應變傳感既可用于脈搏監測，又可用于記錄電阻變化引起的胸部運動和關節彎曲的高應變測量。

薩塞克斯大學材料物理學研究員Sean Ogilvie博士表示：“商用應變傳感器通常基于金屬箔規，它更看重精度和可靠性，而不是靈敏度和應變范圍。納米復合材料因其具有彈性而成為下一代應變傳感器的熱門候選材料，但由于滯后和蠕變等非線性效應及納米級聚合物的液體性質阻礙了其在工業上的廣泛應用，這使得精確、可重復的應變讀數成為一項持續挑戰。”

“我們的傳感器穩定于重復的、可預測的模式，這意味著盡管有這些影響，我們仍然可以提取出應變的準確讀數。”

這項研究得益于美國橡膠公司Alliance的支持。

Alliance公司銷售和市場營銷部副總裁Jason Risner表示：“Alliance擁有悠久的創新歷史，其在使用石墨烯等破壞性納米材料的前沿橡膠技術領域發揮著積極作用，這一點至關重要。并且與薩塞克斯大學的Alan Dalton教授等科學領袖合作對我們來說也是很關鍵的。”

“很期待看到我們通過相互協作完成的產品。石墨烯是一種可以改變我們生活的黑科技材料。我們公司為能夠走在這種新技術的最前沿感到自豪。”
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