新仿生震动传感器 让你成为蜘蛛侠-焦点中国网

新仿生传感器 让你成为蜘蛛侠

韩国科学家正在开发一种强大的声音和运动传感器,可以在未来的某一天让人类、建筑以及其他物体拥有“蜘蛛侠的感觉”。这不是最新的蜘蛛侠电影里的情节,而是科学家们研究的一种蜘蛛仿生技术,该技术对蜘蛛腿在现实世界中如何运作进行研究,然后将发现结果应用到实际生活。

近期《自然》杂志上发表了一项研究,研究人员以大自然中的动植物结构为灵感,开发仿生技术来解决人类的问。在文章中,研究人员详细地展示了这项蜘蛛仿生学技术。研究人员展示了如何在一个粘弹性聚合物上添加一个20纳米厚铂层,来构建一个机械的裂缝传感器。通过使铂层变形以形成裂缝直通到下面的软质聚合物,研究人员能够测量到传感器表面上的电导。

这种新型传感器叫作“裂缝传感器”,它源于蜘蛛裂缝感觉器官的启发,该传感器可以佩戴在人身上或者放置在其他物体上。蜘蛛的腿部散布着裂缝感觉器官,这些器官由蜘蛛身体表面的硬外骨骼和肢体裂缝中的一种柔性垫组成,直接连接到蜘蛛的神经系统。蜘蛛裂缝感觉器官中的柔性垫是高度敏感的声音和振动感应器官,也是蜘蛛身上的早期预警系统。这就是为什么蜘蛛几乎能在你要扑打它前就预感到危险,并在你完成动作前逃脱。换句话说,你最微小的动作都可能引发蜘蛛的内置感觉预警系统。

图1. 在大自然中,蜘蛛腿部的裂缝是其强大预警系统中的一部分。

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图2. 纳米级裂缝感觉系统是基于蜘蛛腿部裂纹预警系统原理:即在柔软的材料上覆盖坚硬的物质。传感器的延伸和变形的程度越大,两层物质的间隙就更大,从而获得更高的灵敏度。

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专家们非常重视这项技术,他们认为这项新技身有无限可能的应用——比如录音,语音识别,运动感应,以级在震发生前感应最微妙的震动,以及作为可穿戴式血压传感器用于医疗监控领域。

在一项比较声音识别能力的测试中,机械蜘蛛裂缝传感器完胜麦克风 ——机械蜘蛛传感器能准确地捕捉到了92分贝环境下的声音,而麦克风则不能清晰地录制声音。科学家们还将传感器连接小提琴上,结果显示它能准确地记录音符,然后将其转换成数字信号制作成曲子。他们还将传感器佩戴到手腕上,能够精确地测量心跳。

该项目由首尔国立大学部门机械和航空航天工程部门的Mansoo Choi教授负责,他说:“我们研究的蜘蛛感觉器官的人造版本被证明对最细微的变形有令人难以置信的敏感,因此即使存在大量背景干扰,也可用于检测振动,但愿不久后,“蜘蛛侠感应技术” 将成为我们生活的一部分。”

然而我们想要穿戴上这种纳米传感器还至少需要几年的时间。 Mansoo教授的团队希望能用更便宜的材料代替铂金,他告诉我们,“我们需要进行长期的稳定性试验......我们认为将该技术商业化,需要三到五年的时间。”

(Via mashable,译|CentreChina)