韩国研发仿生纳米缝隙传感器 具有突破性意义
- 来源：传感器技术
- 2016/9/18 16:52:4140040
韩国研发仿生纳米缝隙传感器 具有突破性意义
韩国科学家借助声音震动的原理，研发出一款源生于“真正的蜘蛛”仿生学的纳米缝隙传感器。不久前的《自然》杂志刊登了此项有突破性意义的仿生学研究报告，相信将会给未来解决人体问题带来福音。
整套系统的独特之处在于，传感器间的缝隙间距达到了纳米级别，这也就保证了很高的传感灵敏度。具体说来，研究人员们在粘弹性聚合物表面添加20纳米厚度的铂金层，搭建了传感器框架。通过让表面的铂金变型延展，上下层之间便产生了空隙，暴露出底层的聚合物，研究人员便借助次测量传感器表面的电导系数。
实际实验中，尤其是针对音频的测试，纳米裂缝传感器的表现是优于传统的传声器。在干扰噪音高达92分贝的实验环境中，传感器能够在准确的捕捉到测试人员说出的“go”“jump”“shoot”和“stop”等基本单词，但是普通的传声器甚至不能清晰的录制声音。
研究人员进行了更加深入的测试。当把传感器配置在小提琴的表面，它能够的记录下乐曲中的每一个音符，并且将其“翻译”给外接设备，输出为电子乐曲。另外更有趣的是，将传感器佩戴在手腕处，它还能的测量人体的心跳。
德国普朗克研究所的Peter Fratzl教授，曾于2009年在《自然》杂志上发表了一片关于机电传导器系统的学术论文。而该韩国团队的领导人Daeshik Kang，便是得到了论文的启发，开展了纳米传感器的研究项目。
Fratzl教授表示，如果这项研究成果有些晦涩难懂，可以用这样一个形象的“瓷砖效应”的例子来解释它：把纳米传感器比作整齐排列牢固粘贴在底层橡胶上瓷砖。当借助外力将底层橡胶的面积拉伸至101%，瓷砖的面积不会改变，但瓷砖间的缝隙必然变大。关键的是，每一块瓷砖覆盖的底部橡胶，扩大的面积要大于1%。例子中的瓷砖就相当于纳米传感器，骨骼的运动便相当于拉伸橡胶的操作。
参与这项研究的首尔大学航空航天工程专业的Mansoo Choi教授说，“缝隙间的打开和闭合，会在测量中得到放大，于是这款纳米裂缝传感器，在检测电阻率方面有着超高的灵敏度。”
在后续的研究中，团队希望能够找到一种更合适的材料，替换目前版本的纳米裂缝传导器中造价昂贵的铂金，来让这项技术得到普适性的推广。Choi教授表示，“今后研究的着力点将放在改善系统的耐用度和持久性上，我们希望在3-5年内，能够让该产品投入到商业量产。”
运用声音导致的空气震动，从而识别运动的概念果然是很巧妙。除了能够有效排除外界噪声之外，纳米传感器还需要做到能够高精度识别特定频段的声音。例如前文提到的医疗健康中的测量血压、脉搏等功能，需要让传感器对某个人体信号格外的敏感，而不只是单纯的记录声音和震动。所以小编觉得，功能不在于多，而在于精。不过依旧是非常期待，在未来能够看到一款“蜘蛛侠第六感”传感器。