Popular science work
韓國(guó)首爾國(guó)立大學(xué)工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)通過巧妙地結(jié)合微裂紋與元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，創(chuàng)造了一款新型的靈活且可拉伸的傳感器，其靈敏度較以往提升了100倍。這項(xiàng)技術(shù)革新為精密生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域帶來了新的希望。研究發(fā)表在最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。
柔性可拉伸應(yīng)變傳感器的工作原理是，依據(jù)導(dǎo)電材料電阻的變化來檢測(cè)生物力學(xué)信號(hào)或物體變形。然而，傳統(tǒng)傳感器在測(cè)量極小應(yīng)變時(shí)表現(xiàn)不佳，限制了它們?cè)谠缙诩膊≡\斷和預(yù)防性安全評(píng)估中的應(yīng)用效果。例如，在腦出血或缺血發(fā)生之前，人體可能會(huì)出現(xiàn)微小應(yīng)變，而目前的儀器無法檢測(cè)到；在結(jié)構(gòu)材料發(fā)生災(zāi)難性故障前，表面應(yīng)變水平也非常微小，這些情況對(duì)健康和安全構(gòu)成了潛在威脅。
針對(duì)上述挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種創(chuàng)新解決方案：采用負(fù)泊松比的元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使新傳感器的靈敏度較以往提升了100倍，能夠檢測(cè)到更微小領(lǐng)域的應(yīng)變，這些細(xì)微變化，幾乎相當(dāng)于人類頭發(fā)直徑大小的地方單個(gè)原子尺度的變化。通過精準(zhǔn)控制納米級(jí)微裂紋的擴(kuò)展，傳感器能夠放大電阻變化，從而實(shí)現(xiàn)如此高的應(yīng)變靈敏度。
這項(xiàng)技術(shù)能夠捕捉微生物生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生的微小形變，例如面包上霉菌絲生長(zhǎng)所引起的接觸應(yīng)變，展示了其在生物醫(yī)學(xué)環(huán)境中的巨大潛力。團(tuán)隊(duì)還成功將傳感器應(yīng)用于顱骨內(nèi)的腦血管表面，以實(shí)時(shí)監(jiān)控血壓和血流變化。
這一成果凸顯了該傳感器在快速識(shí)別腦血管和心血管疾病早期跡象方面的價(jià)值，并能提供精確的醫(yī)療數(shù)據(jù)支持。此外，傳感器采用了可生物降解材料制造，可以在體內(nèi)自然分解，不會(huì)留下長(zhǎng)期殘留物，保障了患者安全。
