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具有柔性压力传感器的无级控制装置

通过Fraunhofer-Gesellschaft|2016年4月26日

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硅胶是如此柔软和灵活,它很容易变形的压力一个手指。弗劳恩霍夫的研究人员最近用这种柔性材料制造出了传感器,使设备的无级控制变得更加容易。在汉诺威工业博览会(Hannover Messe)上,他们展示了一款可以测量压力的手套,以及一种方向盘,驾驶员可以用手指触摸控制音乐、灯光和通风。

多功能方向盘是当今大多数汽车的标配,现在驾驶员可以轻松地操纵巡航控制和立体声,而无需将手从方向盘上拿开。然而,这些按钮相当不灵活,司机通常只能“打开”和“关闭”某些东西,或者只能选择“下一首”或“上一首”歌曲。“这是因为它们是由硬塑料、金属或陶瓷等刚性材料制成的,”Holger博士Böse解释说,他是德国w rzburg的Fraunhofer硅酸盐研究所ISC智能材料中心(CeSMa)的技术和科学经理。在他的工作中,Böse专注于具有可以电或磁控制的机械特征的智能材料。

ISC发明的这些新型传感器可以发出电脉冲来控制事物。因此,它们被设计得像一个电电容器——两个电极层,上面和下面由导电硅树脂组成,中间是一个绝缘膜层。然而,如果你按下电容器什么都没有发生。电容——电荷除以施加的电压——是决定性因素。然而,在传统的电容器结构中,压力效应非常小,几乎无法测量,更不用说用于控制目的了,”Böse解释说。为了使压力产生效果,研究人员在薄膜上附加了一层硅树脂。因此,例如,从上面和下面再压两张膜,以对中间的膜施加额外的压力。这两层薄膜并不光滑,但有一种特殊的图案,这是研究人员添加的。通过他们特殊的电容器设计,研究人员能够利用有机硅的物理特性,到目前为止,只有在拉伸涂有电极层的有机硅薄膜时才能观察到这种物理特性——它的几何形状发生了变化;表面变大,硅胶层变薄。 The result is that the electrical capacitance increases. “We transferred it from tensile forces to compression forces,” explains Böse.

压缩力如何发挥作用取决于图案如何应用于薄膜以及电极如何连接。传感器的电容在每种情况下是不同的。研究人员可以利用这些差异,调整传感器的设计,以适应不同的几何形状和灵敏度。科学家们使用工业中间体硅产品或使用自己的配方。“我们的化学部门可以根据客户的需求为传感器开发定制硅胶。我们可以根据所需的性能改变传感器的化学成分和技术形状,”Böse说。

压力传感器是在巴伐利亚州经济部的一个资助项目中开发的,该项目旨在开发“智能材料”并将其投入应用。该项目目前已进入第七个年头,将于2016年结束。“在会议上,汽车行业对这项新技术的反应非常积极,”Böse表示。“现在我们必须让这项技术走出实验室,并使其适应各种应用。几年后,可能会有各种具体产品出现。”

因为传感器它们柔软而灵活,可以融入各种环境。“应用几乎是无限的,”Böse说。例如,在汽车中,控制元件可以应用于方向盘、中控台、开窗器或座椅。它们可以取代旧的刚性按钮,也可以放在其他地方,比如汽车的天花板或门板上。


了下:M2M(机器对机器),传感器(压力)


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