"A flexible and highly sensitive strain-gauge sensor using reversible interlocking of nanofibres". C. Pang, G. -Y. Lee, T. Kim, S. M. Kim, H. N. Kim, S. -H. Ahn, K. -Y. Suh. NATURE MATERIALS. In press. DOI: 10.1038/nmat3380
Flexible skin-attachable strain-gauge sensors are an essential component
in the development of artificial systems that can mimic the complex
characteristics of the human skin. In general, such sensors contain a
number of circuits or complex layered matrix arrays. Here, we present a
simple architecture for a flexible and highly sensitive strain sensor
that enables the detection of pressure, shear and torsion. The device is
based on two interlocked arrays of high-aspect-ratio Pt-coated
polymeric nanofibres that are supported on thin polydimethylsiloxane
layers. When different sensing stimuli are applied, the degree of
interconnection and the electrical resistance of the sensor changes in a
reversible, directional manner with specific, discernible strain-gauge
factors. The sensor response is highly repeatable and reproducible up to
10,000 cycles with excellent on/off switching behaviour. We show that
the sensor can be used to monitor signals ranging from human heartbeats
to the impact of a bouncing water droplet on a superhydrophobic surface.
Los sensores de presión, flexibles e incorporables a la piel, son una componente esencia en el desarrollo de sistemas artificiales que imitan los comportamientos complejos de la piel humana. En general, dichos sensores contienen un cierto número de circuitos o de arreglos complejos de la matriz en capas. Aquí, se presenta una arquitectura sencilla para sensores flexibles y altamente sensibles a la presión, que permite la detección de presión, desplazamientos y torsiones. El dispositivo se basa en dos arreglos interconectados, con una alta proporción de nanofibras poliméricas recubiertas de Pt, que están soportadas en capas delgadas de polidimetilsiloxano. Cuando se aplican distintos estímulos, el grado de interconexión y la resistencia eléctrica del sensor cambian de manera reversible y direccional con factores específicos y distinguibles de la presión medible. La respuesta del sensor es altamente reproducible y repetible hasta durante 10,000 ciclos, con un excelente comportamiento de activación y desactivación. Se muestra que el sensor puede usarse para darle seguimiento a señales que van desde los latidos del corazón humano hasta el impacto debido al rebote de una gota de agua en una superficie hidrofóbica.
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