스마트 섬유용 초고감도, 탄력 센서

미래의 스마트 섬유가 살아남으려면 구성 요소가 탄력적이어야 합니다. 연구원들은 직물 및 부드러운 로봇 시스템에 내장될 수 있는 매우 민감하고 탄력적인 스트레인 센서를 개발했습니다.

연구원들은 Slinky와 매우 흡사한 모양과 행동을 하는 디자인을 만들었습니다. 나선형 모양으로 패턴을 만들면 늘어나는 단단한 금속 실린더입니다. 연구원들은 단단한 벌크 재료(이 경우 탄소 섬유)로 시작하여 재료가 늘어나도록 패턴화했습니다. 패턴의 날카로운 기복이 뱀이 미끄러지는 것과 비슷하기 때문에 이 패턴은 구불구불한 사행으로 알려져 있습니다. 패턴화된 전도성 탄소 섬유는 두 개의 미리 변형된 탄성 기판 사이에 끼워집니다.

센서의 전체 전기 전도도는 패턴이 있는 탄소 섬유의 가장자리가 서로 접촉하지 않음에 따라 변합니다. 이는 Slinky의 개별 나선이 양쪽 끝을 당길 때 서로 접촉하지 않는 방식과 유사합니다. 이 과정은 센서의 고감도의 핵심인 소량의 변형에도 발생합니다.

실리콘이나 금 나노와이어와 같은 이국적인 재료에 의존하는 현재의 고감도 신축성 센서와 달리 이 센서는 특별한 제조 기술이나 클린룸이 필요하지 않습니다. 전도성 물질을 사용하여 만들 수 있습니다. 연구원들은 메스로 찔러 센서를 찔러서 망치로 치고 자동차로 치고 세탁기에 10번 던져 센서의 탄성을 테스트했습니다. 센서는 각 테스트에서 손상되지 않았습니다.

감도를 입증하기 위해 연구원들은 센서를 직물 팔 소매에 내장하고 참가자에게 주먹, 손바닥 벌리기, 꼬집기 동작을 포함하여 손으로 다양한 제스처를 만들도록 요청했습니다. 센서는 천을 통해 피험자의 팔뚝 근육의 작은 변화를 감지했으며 기계 학습 알고리즘은 이러한 제스처를 성공적으로 분류할 수 있었습니다. 이러한 슬리브는 가상 현실 시뮬레이션 및 스포츠웨어에서 파킨슨병과 같은 신경 퇴행성 질환에 대한 임상 진단에 이르기까지 모든 분야에 사용될 수 있습니다.

이 기술을 차별화하는 또 다른 측면은 구성 재료 및 조립 방법의 저렴한 비용입니다. 연구원들은 센서가 제공하는 인체에 ​​대한 친밀한 인터페이스로 인해 센서가 의류에 통합될 수 있는 방법을 탐구하고 있습니다. 센서는 사람의 하루 동안 생체 역학 및 생리학적 측정을 수행할 수 있으며, 이는 현재 접근 방식으로는 불가능합니다.

여기에서 Tech Briefs TV의 센서 데모를 시청하십시오. 자세한 내용은 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호되고 있습니다.에서 Leah Burrows에게 문의하십시오. 그것을 보려면 JavaScript가 활성화되어 있어야 합니다.; 617-496-1351.