受折纸启发的新型传感器：突破传统，助力医疗保健领域的精准测量
美国南加州大学工程学院的研究人员受到折纸的启发，发明了一种新型传感器。这些传感器有着广泛的应用前景，包括检测器官的微小变形以预测疾病，以及用于可穿戴设备和柔性机器人。这项研究成果已经发表在最新一期的《科学进展》期刊上。
研究人员强调说，设计一款能够显著拉伸、快速响应，并在测量大型动态变形时仍然能够提供精确读数的传感器，是一项巨大的挑战。
目前市场上的可拉伸应变传感器主要使用橡胶等柔性材料，但是经过多次使用后，材料的特性可能会发生不可逆的变化，从而导致测量的结果不够准确。
为了解决这个问题，研究人员设计了一种全新的传感器结构。他们受到了折纸的启发，将坚硬的材料折叠起来，使其表面覆盖着一层层的电极。这种传感器就像是一本翻转过来的、打开的书，它的封面和封底分别连接着一个电极。当电极展开时，电极之间的电场强度就可以被捕获，然后由团队开发的模型将其转换为捕获变形幅度的测量值。
这款新型传感器可以拉伸到原来尺寸的三倍，而且即便是在多次使用之后，依然能够保持高度的传感精度。此外，这种传感器还有着惊人的响应速度，只需不到22毫秒的时间，就能够检测到非常微小的变形(大约5平方毫米)，并且还可以检测来自不同方向的应变。
研究人员表示，这样的传感器不仅能够精确地测量复杂且大量的变形，也可以应用于感知柔性机器人的运动、跟踪人体关节的运动，甚至是检测可能预示疾病的器官异常情况。
随着柔性可穿戴设备的发展，对可拉伸应变传感器的需求也在不断增长。尽管传统的可拉伸应变传感器可以通过测量机械形变产生的电信号来实现人机交交互和健康监测等功能，但是在长期的使用过程中，橡胶等材料往往无法承受反复使用的压力，这也影响到了传感器的准确性。而在这次的研究中，研究人员设计了一种折纸式的创新结构，并将电场强度转换为变形幅度的测量值，从而实现了更高程度的灵活性和准确性。这种新型传感器能够应对更大的变形范围和更复杂的运动形式，在医疗保健领域展现出了巨大的潜力和价值。
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