單層CNT應(yīng)變傳感器有利于醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用

日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所，開發(fā)出了利用單層碳納米管(CNT)的柔性應(yīng)變傳感器。粘貼在衣服和身體上，可檢測膝蓋屈伸、手指活動及呼吸發(fā)聲等人體動作。有望用于醫(yī)療及保健領(lǐng)域，諸如在康復(fù)治療時在不妨礙患者活動的情況下監(jiān)控動作等。

該應(yīng)變傳感器將配過向的單層CNT薄膜粘貼在具有伸縮性的高分子基板上，利用CNT膜的電阻變化檢測應(yīng)變。可檢測大至280%的應(yīng)變。該檢測能力相當(dāng)于“原金屬制應(yīng)變傳感器的約50倍”。

對于150%以下的應(yīng)變，該傳感器具有可反復(fù)使用1萬次以上的耐久性。另外，該傳感器對于應(yīng)變的響應(yīng)性為14ms，“在可測量100%以上大型應(yīng)變的傳感器中，其速度最快。之前的金屬制應(yīng)變傳感器柔軟性較差，在測量人體動作時，存在動作受限的課題，可檢測的應(yīng)變?yōu)?%左右。另外，雖然市面上還有采用導(dǎo)電性材料及高分子復(fù)合材料的應(yīng)變傳感器，但發(fā)生劇烈應(yīng)變時，就會出現(xiàn)蠕變變形，“變形穩(wěn)定至可測量應(yīng)變的狀態(tài)需要100s以上的時間。該新型傳感器除了前面提到的柔軟性較高之外，與采用導(dǎo)電性材料及高分子復(fù)合材料的傳感器相比，蠕變恢復(fù)的速度也提高了20倍以上。

采用基于自組織工藝創(chuàng)制的功能性復(fù)合CNT元件的柔性納米MEMS元件”的一個項(xiàng)目而實(shí)施的。通過將這種高密度配向CNT晶圓以任意配向方向粘貼在柔性基板的任意位置，可制作出CNT與具有伸縮性的高分子基板相結(jié)合的柔性元件。單層CNT應(yīng)變傳感器今后還將與企業(yè)等開展合作，推進(jìn)元件的實(shí)用化研究。早日應(yīng)用到醫(yī)療中。