據報道,瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)開發了一種微型纖維由彈性體制成,可以結合電極和納米復合聚合物等材料為一體,是基于傳感器的又一創新。該纖維可以檢測到最輕微的壓力和應變,在恢復初始形狀前可以承受接近5倍的變形。這些特點都足以保證其完美地應用于智能服裝、假肢,以及機器人的人工神經。
EPFL工程學院光子材料和光纖器件實驗室(FIMAP)的Fabien Sorin教授(2016年度杜邦“青年教授獎”獲獎者)領導其團隊研發了這種纖維,他們提出了一種快速而簡單的方法,可以在超彈性纖維中嵌入不同種類的微結構。
例如,通過在關鍵位置添加電極將纖維變成了超敏感傳感器。更重要的是,利用這種方法可以在短時間內生產數百米的纖維。
為了制造這種纖維,研究人員使用了光學纖維制造的標準工藝—熱拉伸工藝。他們首先創建了一個宏觀的預制件,各種纖維組件以精心設計的3D模式排列。然后通過加熱預制纖維,將熔融的原料拉伸,制成直徑幾百微米的纖維。因此元件的圖案在縱向拉伸的同時也發生了橫向收縮,這意味著元件的相對位置仍保持不變。最終得到一組微結構極其復雜和性能先進的纖維。
雖然目前為止,熱拉伸只能用于制造剛性纖維,但Fabien Sorin教授及其團隊卻用它來制造彈性纖維。根據新版材料選擇標準,他們選擇出一些在加熱時具有高粘度的熱塑性彈性體。當纖維被拉伸后,這些材料也會因拉伸而變形,但它們仍能恢復到原來的形狀。
與奧利弗·布洛克(Oliver Brock,柏林技術大學機器人與生物實驗室)教授合作后,該纖維又被作為人造神經整合到了機器人的手指中。當機器人的手指接觸到物體時,纖維中的電極就會傳遞有關機器人與周圍環境的觸覺互動的信息。研究小組還測試了將纖維加入大網眼衣服中的壓縮和拉伸性能。Fabien Sorin教授表示,利用我們的技術也可以開發直接集成到服裝中的觸摸鍵盤。 |