软压力传感器的突破解决了该领域最具挑战性的瓶颈

近年来，随着可追踪脉搏、大脑功能、汗液中的生物标志物等的可穿戴设备的发展，医学传感技术取得了长足的进步。然而，现有的可穿戴压力传感器存在一个大问题：即使是最轻微的压力，就像传感器上的紧身长袖衬衫一样轻，都会使它们偏离轨道。

德克萨斯州的工程师已经解决了这个困扰该领域多年的问题。他们通过创新有史以来第一个混合传感方法来做到这一点，该方法使设备具有当今使用的两种主要类型传感器的特性。

“柔性压力传感器领域非常拥挤，二十年后我们遇到了瓶颈，因为没有人能够解决压力和灵敏度之间的权衡，”航天工程与工程力学系副教授卢南树说。今天发表在AdvancedMaterials上的新研究的通讯作者。“这是第一个能够利用新的混合模式来承受压力而不显着降低灵敏度的传感器。”

今天的软压力传感器通常由三层组成——夹在一对电极之间的可变形传感层。这些传感器通常分为两类——压电容式和压阻式。

Lu的团队利用导电且高度多孔的纳米复合材料作为传感层，并为传感器添加了额外的绝缘层，使其具有两种类型的传感器的功能。这种新的混合传感使其能够更好地承受压力。

典型的传感器在承受除轻微触摸之外的任何压力时，灵敏度会下降10倍。该传感器应用于测试对象的前额，能够承受佩戴在其上的紧身虚拟现实耳机的压力，而灵敏度损失很小。压力不仅会导致许多传感器的精度下降，而且会削弱提供读数的能力。

“当我们施加外部压力时，灵敏度下降，但在零压力下仍与其他传感器相当，”卢说，他还在电气与计算机工程系、沃克机械工程系、生物医学工程系任职和UTAustin的德克萨斯材料研究所。

Lu长期以来一直是这个传感领域的先驱，主要是通过她的电子纹身技术——一系列重量轻且可拉伸的设备，它们可以长时间放置在心脏、大脑或肌肉上，几乎没有或根本没有不适。

但是，Lu对这些传感器和电子纹身有着更宏伟的愿景。她正在研究如何让传感器材料包裹在几乎任何物体上，并使其具有人类皮肤的敏感性。最明显的应用是将其包裹在机器人手和手指上，使它们能够通过触摸来识别物体。但它还能做很多其他的事情。

“应用程序可能是无限的，”卢说。“可拉伸的电子皮肤几乎可以包裹在任何物体上。”

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