可穿戴式应变传感器利用光线进行监测

一个可穿戴应变传感器必须具有较高的灵敏度、柔韧性和可拉伸性，同时成本也较低。尤指用于健康监测还应与长期稳定的业绩挂钩，并保持环境稳定。各种基于压阻和电容原理的可拉伸应变传感器已被开发出来，以满足所有这些要求。

传统的压阻式应变传感器使用功能纳米材料，包括最常见的碳纳米管，表现出高灵敏度和良好的传感性能。但长期稳定性和线性度较差，且存在相当大的信号滞后。作为一种替代方案，压电应变传感器具有更好的稳定性，更低的迟滞和更高的拉伸能力已被提出。但由于压容应变的事实传感器传统的可拉伸应变传感器由于其灵敏度有限，且受周围环境中导电物体的干扰，电磁干扰较强，因此仍存在一些尚待解决的局限性。

韩国科学技术院(KAIST)机械工程系朴仁圭(音)教授领导的研究小组提出，光学式可伸缩应变传感器可以很好地解决传统的压阻式和压容式应变传感器的局限性。因为它们稳定性高，受环境干扰的影响小。该团队随后推出了一种基于碳纳米管内嵌弹性体透光率变化的光学可穿戴应变传感器，进一步解决了传统光学可伸缩应变传感器灵敏度低的问题。

为了实现大动态范围的传感器,公园教授和他的研究人员选择了Ecoflex作为弹性基质具有良好的机械耐久性,灵活性,和对人类皮肤层,和新的光学研究小组开发的可穿戴式应变传感器实际上显示的宽动态范围为0至400%。

此外，研究人员在拉伸应变作用下，在Ecoflex基板中嵌入的多壁碳纳米管的薄膜内部传播微裂纹，改变了薄膜的光学透光率。因此，他们有可能开发出比传统光学拉伸式应变传感器灵敏度高10倍的可穿戴式应变传感器。

该传感器也通过了耐久性测试，并取得了良好的效果。在13000组循环加载后，传感器的响应是稳定的，没有任何明显的漂移。这表明，即使传感器在各种环境条件下长时间重复使用，传感器的响应也可以不退化。

利用开发的传感器，研究组可以测量手指的弯曲运动，并将其用于机器人控制。他们还开发了用于身体姿势监测的三轴传感器阵列。该传感器能够在很小的压力下监测人类的运动，比如在发音时，颈动脉附近的脉搏和嘴周围的肌肉运动。

朴教授表示:“通过此次研究，克服了之前开发的电阻式、电容式、光学式可伸缩式应变传感器的局限性，开发出了新的可穿戴式应变传感器平台。”我们的传感器可以广泛应用于包括柔软的机器人可穿戴电子产品,皮肤电医疗保健，甚至娱乐。”