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日本开发出柔性光学传感器,被揉成球状也能用

2024-02-21 17:05:30 大阪大学 阅读:
大阪大学的研究人员在超薄聚合物薄膜上使用碳纳米管和有机晶体管制造出了一种柔软、柔韧的无线光学传感器。这项创新有望为成像技术和非破坏性分析技术带来新的可能性。

在过去的几十年里,成像技术取得了惊人的进步,从每秒能捕捉 200 多万帧图像的高速光学传感器,到只需一个像素就能捕捉图像的小型无镜头相机,不一而足。rf0ednc

在照相机中,光学传感器是感应穿过镜头的光线的装置,类似于人眼的视网膜。rf0ednc

大阪大学的研究人员在超薄聚合物薄膜上使用碳纳米管和有机晶体管制造出了一种柔软、柔韧的无线光学传感器。这项创新有望为成像技术和非破坏性分析技术带来新的可能性。rf0ednc

在最近发表于《先进材料》(Advanced Materials)上的一项研究中,大阪大学科学与工业研究所(SANKEN)的研究人员在一种超薄柔性薄片上开发出了一种光学传感器,这种传感器可以弯曲而不会断裂。事实上,这种传感器非常灵活,即使被揉成球也能继续工作。rf0ednc

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传感器设计的创新

"传统的光学传感器是使用无机半导体和铁电材料制造的,"该研究的主要作者 Rei Kawabata 说。"这使得传感器变得僵硬,无法弯曲。为了避免这个问题,我们研究了另一种探测光的方法。"rf0ednc

与传统的光传感器不同,研究人员使用的是印在超薄聚合物基底(小于 5 微米)上的微小碳纳米管光电探测器阵列。当暴露在光线下时,碳纳米管会发热,形成热梯度,然后产生电压信号。在印刷过程中掺入化学载体可进一步提高纳米管的灵敏度。利用这些纳米管,可以测量可见光以及与热或分子有关的红外光。rf0ednc

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用于宽带红外热分析的集成有机电路的超灵活无线成像仪利用片状光学传感器对光、热和分子进行探测和成像。rf0ednc

无线技术集成

除了碳纳米管传感器,聚合物基板上还印有有机晶体管,将电压信号组织成图像信号。要读取这种信号,计算机不需要通过电线与传感器进行物理连接。取而代之的是一个无线蓝牙模块。rf0ednc

该研究的资深作者荒木祯平说:"有了这套无线系统,我们的成像仪就能附着在柔软和弯曲的物体上,对其表面或内部进行分析,而不会损坏它们。"rf0ednc

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集成了碳纳米管光电探测器和有机晶体管的片式光学传感器rf0ednc

研究人员制作了薄片型光学传感器的原型,并测试了其感应人体手指或电线等物体的热量以及流经管道的葡萄糖的能力。他们发现,这种光学传感器在很宽的波长范围内都具有很高的灵敏度。此外,在室温和大气条件下,测试表明它具有很高的弯曲耐久性,即使被揉皱也能正常工作。rf0ednc

这种无线测量系统和薄片型光学传感器的独特优势将为执行许多任务(如无需采样即可评估液体质量)带来更简单的新方法。研究人员认为,它在无损成像、可穿戴设备和软机器人等许多应用领域都大有可为。rf0ednc

参考链接:Organic Electronics Lead to New Ways to Sense Light;Demi Xia编译rf0ednc

责编:Demi
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