KAIST的研究人員基于調(diào)制碳納米管(CNT)嵌入的彈性體的透光率，開發(fā)了一種新型可穿戴應(yīng)變傳感器。該傳感器能夠?qū)ξ锢硇盘栠M行靈敏，穩(wěn)定和連續(xù)的測量。該技術(shù)在3月4日出版的ACS Applied Materials&Interfaces上作為封面文章進行了介紹，它顯示出了潛在的潛力，可用于檢測人體的細(xì)微運動并實時監(jiān)控醫(yī)療保健應(yīng)用中的身體姿勢。

可穿戴式應(yīng)變傳感器必須具有高靈敏度，柔韌性和可拉伸性，并且成本要低。特別是用于健康監(jiān)測的那些，也應(yīng)與長期穩(wěn)定的性能聯(lián)系在一起，并在環(huán)境上穩(wěn)定。為了滿足所有這些要求，已經(jīng)開發(fā)了各種基于壓阻和電容原理的可拉伸應(yīng)變傳感器。

使用功能性納米材料的常規(guī)壓阻應(yīng)變傳感器，包括最常見的示例是CNT，已顯示出高靈敏度和出色的傳感性能。但是，它們的長期穩(wěn)定性和線性度很差，而且信號遲滯也很大。作為替代方案，已經(jīng)提出了具有更好的穩(wěn)定性，更低的磁滯和更高的可拉伸性的壓電電容式應(yīng)變傳感器。但是由于壓電電容應(yīng)變傳感器表現(xiàn)出有限的靈敏度和由周圍環(huán)境中的導(dǎo)電物體引起的強電磁干擾這一事實，這些傳統(tǒng)的可拉伸應(yīng)變傳感器仍然面臨尚未解決的局限性。

由機械工程學(xué)系Inkyu Park教授領(lǐng)導(dǎo)的KAIST研究小組建議，光學(xué)類型的可拉伸應(yīng)變傳感器具有較高的穩(wěn)定性，因此可以解決傳統(tǒng)壓阻和壓電容應(yīng)變傳感器的局限性，是一個不錯的選擇。并且受環(huán)境干擾的影響較小。然后，該團隊根據(jù)嵌入CNT的彈性體的透光率變化引入了光學(xué)可穿戴應(yīng)變傳感器，進一步解決了傳統(tǒng)光學(xué)可拉伸應(yīng)變傳感器的低靈敏度問題。

為了實現(xiàn)傳感器的大動態(tài)范圍，Park教授和他的研究人員選擇了Ecoflex作為具有良好機械耐久性，柔韌性和在人體皮膚上的附著性的彈性體基底，該研究小組開發(fā)的新型光學(xué)可穿戴應(yīng)變傳感器實際上表明0到400%的寬動態(tài)范圍。

此外，研究人員在拉伸應(yīng)力下，將微裂紋在嵌入Ecoflex基板的多壁CNT薄膜內(nèi)傳播，從而改變了薄膜的透光率。通過這樣做，他們可以開發(fā)出靈敏度比傳統(tǒng)的光學(xué)可拉伸應(yīng)變傳感器高十倍的可穿戴應(yīng)變傳感器。