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华中科技大学研究新型三通道纤维传感器
时间:2026-06-15 11:23:57    来源:高分子科学前沿  

随着机器人技术和可穿戴设备的快速发展,监测并解耦拉伸、弯曲、扭转等复合机械运动已成为动态操作环境中的关键能力。这对设备的柔韧性、耐用性及应变响应性能提出了严苛要求。尽管纤维电子器件在变形检测、人机交互和软体机器人等领域展现出巨大潜力,但现有可拉伸纤维应变传感器在持续应变下同时实现机械顺应性与电气稳定性方面仍面临紧迫挑战。当前传感器普遍存在响应线性度差、传感范围有限、机械耐久性不足等问题,且由于材料可变形性不足及不同传感机制间的信号干扰,解耦极端应变下的复合运动仍缺乏有效手段。

针对上述难题,华中科技大学侯冲教授团队展示了一种高度可拉伸的三通道纤维,其采用同轴和双螺旋微通道结构,并集成镓基液态金属,构建了一种能够解耦同时包含拉伸和扭转变形的复合运动的双应变纤维传感器。螺旋结构促进了聚合物链的三维取向,有效提升了传感器的拉伸性和循环耐久性。凭借纤维内部特定构型,传感器对拉伸应变表现出高度线性响应,并在宽工作范围内具备双向扭转应变传感能力。通过几何变形与混合阻容传感机制的协同整合,该传感器能够同时监测并解耦拉伸与扭转的复合运动行为。

相关论文以“A highly stretchable tri-channel fiber for composite motion decoupling”为题,发表在《Nature Communications》上。