- 受貓胡須啟發，新型高靈敏可穿戴壓力傳感器誕生
- 來源：Shinshu University 發表于 2025/9/19
圖片來源：日本信州大學的朱春紅博士
日本信州大學的研究團隊受貓胡須的啟發，成功開發出一種高靈敏度的下一代可穿戴壓力傳感器。相關研究成果已在線發表于《先進功能材料》雜志。
隨著可穿戴電子傳感器在健康監測、運動分析和人機交互等領域的快速發展，對能夠檢測細微機械刺激的柔性壓力傳感器需求日益增長。然而，當前的傳感器存在靈敏度不足、耐久性差和穩定性欠佳等問題。
信州大學副教授 Chunhong Zhu 帶領的研究團隊，以貓胡須為靈感，利用長而高強度、高韌性且環保的大麻微纖維（HFs）作為纖維基質，通過原位聚合與聚苯胺結合，形成均勻導電涂層，增強了傳感器的耐久性和界面粘附性。隨后，將聚苯胺涂層的 HFs（PHFs）與海藻酸鈉通過冷凍協同組裝策略結合，構建出高度多孔且超輕的氣凝膠結構（BFAs）。
在這種設計中，PHFs 模擬貓胡須捕捉和傳遞微弱機械干擾的功能，而多孔腔結構則模仿毛囊 - 竇復合體（FSCs）的竇腔，起到局部緩沖和信號放大的作用。當外部機械信號通過纖維傳遞時，多孔腔變形使 PHFs 彎曲，進而轉化為可檢測的電阻變化和輸出信號。
實驗顯示，基于 BFA 的傳感器在不同負載率下展現出出色的抗疲勞性和動態響應，靈敏度高達 6.01 kPa⁻1，響應時間僅為 255 毫秒。該傳感器在人體生理監測方面表現優異，能夠有效捕捉頸動脈脈搏信號并識別人體運動模式，還可實現手寫識別和基于摩爾斯電碼的信息傳輸。值得一提的是，質量約 0.048g 的 BFAs 在承受 500g 重量超過 10 秒后，幾乎能完全恢復原狀，展現出超高的抗壓能力和卓越的形狀恢復性。
此外，研究團隊成功將該傳感器應用于體育監測，精確捕捉了不同羽毛球發球技術中的信號變化。這種傳感器可集成到可穿戴配件或球拍握把中，通過測量壓力變化為運動員表現優化和運動評估提供有價值的數據。Chunhong Zhu 副教授表示，該研究為開發可穿戴壓力傳感器提供了綠色、可擴展的解決方案，避免了高能耗的碳化過程和復雜加工。
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