科技日報記者?張夢然

美國南加州大學工程學院研究人員受折紙啟發創造出一種新的傳感器，這些傳感器有朝一日可用于檢測器官微小變形從而預測疾病，也可用于可穿戴設備和柔性機器人。論文發表在最新一期《科學進展》上。

新型傳感器。圖片來源：南加州大學工程學院趙航波研究小組

該論文通訊作者、南加州大學航空航天、機械工程和生物醫學工程助理教授趙航波指出，創建能夠顯著拉伸、快速響應、即使在測量大的動態變形時也能提供精確讀數的傳感器，是一個極大挑戰。

目前的可拉伸應變傳感器大多使用橡膠等柔性材料，但經過重復使用后，材料特性可能發生不可逆的變化，從而產生與變形檢測相關的不可靠指標。

研究人員因此設計了一種新型的傳感器結構。受折紙的啟發，堅硬的材料被折疊起來，面板的每一側都有電極。人們可以將該傳感器想象成一本顛倒的、打開的書，在封面和封底有兩個電極。當電極展開時，電極之間的電場強度就能被捕獲，團隊開發的模型將該讀數轉換為捕獲變形幅度的測量值。

新傳感器可拉伸至原始尺寸的3倍，即使重復使用也具有很高的傳感精度。此外，傳感器響應速度非常快，可在不到22毫秒的時間內檢測到非常微小區域（約5平方毫米）的變形，還能檢測來自不同方向的應變。

研究人員表示，此類傳感器可準確測量復雜而大量的變形，也可應用于感知柔性機器人的運動、跟蹤人體關節的運動，甚至監測膀胱等器官以確定可能預示疾病的異常情況。

總編輯圈點

隨著柔性可穿戴設備的發展，可拉伸應變傳感器的作用也越發重要。通常來說，它測量的是機械形變轉換成的電信號，用于人機交互、健康監測等領域。不過，橡膠這種傳統的可拉伸應變傳感器材料很難經住長期重復使用，影響傳感器的準確性。本文的研究者設計了一種折紙式創新結構，配合專用模型，將電場強度轉換為變形幅度的測量值。這種新型傳感器可以描摹更大幅度更復雜的運動變形，在醫療健康領域具有極大潛力。