“樂高式”連接器簡(jiǎn)化可伸縮設(shè)備組裝

  ICC訊 由新加坡南洋理工大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種通用連接器——雙相納米分散（BIND）接口，可簡(jiǎn)單、快速地以類似樂高的方式組裝可伸縮設(shè)備。這種連接電子模塊的便捷方式可構(gòu)成組裝未來可伸縮設(shè)備的基礎(chǔ)，制造商可根據(jù)他們的設(shè)計(jì)“即插即用”地安裝組件。該項(xiàng)研究發(fā)表在最近的《自然》雜志上。

BIND接口使可拉伸設(shè)備的組裝變得簡(jiǎn)單。

圖片來源：新加坡南洋理工大學(xué)

  包括柔性機(jī)器人和可穿戴醫(yī)療設(shè)備在內(nèi)的可伸縮設(shè)備，使用幾個(gè)不同的模塊進(jìn)行組裝，這些模塊具有不同的材料特性，一些是柔性的，一些是剛性的，還有一些是封裝的。然而，目前用于連接模塊的商用漿料（膠）的情況是，要么變形時(shí)無法可靠地傳遞機(jī)械和電氣信號(hào)，要么容易斷裂。

  研究團(tuán)隊(duì)此次開發(fā)了一種BIND接口，它使可伸縮設(shè)備的組裝變得簡(jiǎn)單，同時(shí)具有出色的機(jī)械和電氣性能。在實(shí)驗(yàn)中，通過接口連接的模塊表現(xiàn)出了良好的性能。當(dāng)進(jìn)行拉伸測(cè)試時(shí)，模塊在斷裂之前能夠承受高達(dá)其原始長(zhǎng)度7倍的拉伸。此外，模塊的電氣傳輸在拉伸時(shí)仍保持穩(wěn)定，最高可達(dá)其原始長(zhǎng)度的2.8倍。

  對(duì)于封裝模塊，研究人員發(fā)現(xiàn)，這項(xiàng)創(chuàng)新比傳統(tǒng)連接器要堅(jiān)韌60倍。為了證明在現(xiàn)實(shí)生活中使用的可行性，該團(tuán)隊(duì)使用BIND接口制造了可伸展的設(shè)備，并在大鼠模型和人類皮膚上進(jìn)行了測(cè)試。

  當(dāng)連接到大鼠模型上時(shí)，來自可伸展監(jiān)測(cè)設(shè)備的記錄顯示出可靠的信號(hào)質(zhì)量，盡管電線受到觸摸和拖拽等干擾。當(dāng)貼在人體皮膚上時(shí)，該設(shè)備可收集高質(zhì)量的肌電信號(hào)，測(cè)量肌肉收縮和放松過程中產(chǎn)生的電活動(dòng)，即使在水下也可行。

  為了開發(fā)BIND接口，研究人員將金屬（金或銀）納米顆粒熱蒸發(fā)，在可拉伸電子產(chǎn)品（苯乙烯－乙烯－丁烯－苯乙烯）中常用的軟熱塑性塑料內(nèi)形成堅(jiān)固的互穿納米結(jié)構(gòu)。由此產(chǎn)生的納米結(jié)構(gòu)提供了連續(xù)的機(jī)械和電氣路徑，使BIND連接的模塊即使變形也能保持堅(jiān)固。

  研究結(jié)果證明，該接口可用來制造功能強(qiáng)大且可靠的可穿戴設(shè)備或軟體機(jī)器人。例如，它可用于高質(zhì)量的可穿戴健康跟蹤器，用戶能以最舒服的方式伸展身體、作出手勢(shì)和移動(dòng)，而不會(huì)影響設(shè)備捕獲和監(jiān)控生理信號(hào)的能力。