科技日報記者 張夢然
韓國首爾國立大學工學院研究團隊通過巧妙地結合微裂紋與元結構設計，創(chuàng)造了一款新型的靈活且可拉伸的傳感器，其靈敏度較以往提升了100倍。這項技術革新為精密生物醫(yī)學工程領域帶來了新的希望。研究發(fā)表在最新一期《科學進展》雜志上。
柔性可拉伸應變傳感器的工作原理是，依據導電材料電阻的變化來檢測生物力學信號或物體變形。然而，傳統(tǒng)傳感器在測量極小應變時表現(xiàn)不佳，限制了它們在早期疾病診斷和預防性安全評估中的應用效果。例如，在腦出血或缺血發(fā)生之前，人體可能會出現(xiàn)微小應變，而目前的儀器無法檢測到；在結構材料發(fā)生災難性故障前，表面應變水平也非常微小，這些情況對健康和安全構成了潛在威脅。
針對上述挑戰(zhàn)，研究團隊提出了一種創(chuàng)新解決方案：采用負泊松比的元結構設計，使新傳感器的靈敏度較以往提升了100倍，能夠檢測到更微小的應變，這些細微變化，幾乎相當于人類頭發(fā)直徑上單個原子尺度的變化。通過精準控制納米級微裂紋的擴展，傳感器能夠放大電阻變化，從而實現(xiàn)如此高的應變靈敏度。
這項技術能夠捕捉微生物生長過程中產生的微小形變，例如面包上霉菌絲生長所引起的接觸應變，展示了其在生物醫(yī)學環(huán)境中的巨大潛力。團隊還成功將傳感器應用于顱骨內的腦血管表面，以實時監(jiān)控血壓和血流變化。
這一成果凸顯了該傳感器在快速識別腦血管和心血管疾病早期跡象方面的價值，并能提供精確的醫(yī)療數(shù)據支持。此外，傳感器采用了可生物降解材料制造，可以在體內自然分解，不會留下長期殘留物，保障了患者安全。
