Nei recenti progressi, sono stati sviluppati sensori di pressione flessibili per imitare la sensibilità della pelle umana, apportando vantaggi significativi a campi come le tecnologie interattive, il monitoraggio della salute e la robotica. Queste innovazioni sfruttano una varietà di strategie microstrutturali, tra cui strutture piramidali, a cupola, antirughe e stratificate, per una maggiore sensibilità e durata. Nonostante il loro potenziale, i progetti attuali spesso comportano processi di produzione complessi.
Affrontando queste sfide, nuovi approcci mirano a semplificare la fabbricazione dei sensori ampliando al contempo le capacità di rilevamento della pressione e la tolleranza allo stress, spingendo i confini della tecnologia dei sensori verso applicazioni più efficienti e versatili.
Un nuovo studio pubblicato sulla rivista Microsystems &Nanoengineering ha introdotto un sensore di pressione flessibile all'avanguardia rinomato per la sua notevole resistenza allo stress ultraelevato. Questa innovazione tecnologica sfrutta la potenza delle microfessure periodiche incorporate in una miscela composita di MW-CNT e polidimetilsilossano (PDMS), segnando un progresso significativo nelle capacità dei sensori.
Questa nuova configurazione migliora significativamente la capacità del sensore di resistere a pressioni estreme, con test sperimentali che dimostrano una tolleranza allo stress di 400 kPa e proiezioni teoriche che raggiungono i 2.477 MPa. Inoltre, questo design raggiunge una sensibilità notevole di 18,092 kPa −1 , stabilendo un nuovo standard per le prestazioni dei sensori di pressione.
L'integrazione delle microfessure facilita la deformazione sostanziale ad alta pressione, ampliando la gamma operativa del sensore evitando le complessità dei tradizionali processi di stampaggio e sformatura. Questo attributo, abbinato al rapporto ottimale MW-CNT/PDMS, garantisce punti di contatto multipli successivi all'interno della pellicola sensibile e tra le celle di rilevamento periodiche quando sono sotto carico.
Queste funzionalità migliorano collettivamente l'efficacia del sensore, consentendo applicazioni che vanno dal monitoraggio della direzione del vento al monitoraggio dello stato di salute ad alto rischio e al rilevamento del carico del veicolo.
Secondo il ricercatore capo, "Questa innovativa strategia micro-slot non solo semplifica il processo di fabbricazione del sensore, ma ne estende anche significativamente la gamma di applicazioni, dal monitoraggio della salute alle applicazioni di rilevamento di pressione ultraelevata come il rilevamento del carico del veicolo."
La tolleranza e la sensibilità allo stress elevato del sensore hanno vaste implicazioni in vari settori, tra cui la robotica, il monitoraggio sanitario e l’industria automobilistica. La sua capacità di rilevare variazioni minime della pressione apre nuove possibilità per dispositivi di monitoraggio sanitario non invasivi.
Ulteriori informazioni: Song Wang et al, Sensori di pressione flessibili con tolleranza allo stress ultraelevata consentita da microfessure periodiche, Microsistemi e nanoingegneria (2024). DOI:10.1038/s41378-023-00639-4
Informazioni sul giornale: Microsistemi e nanoingegneria
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
