觸敏彈性纖維為電子產品提供了新的接口

北卡羅來納州立大學的研究人員創造了可與電子設備連接的彈性觸敏光纖。

“觸摸是使用鍵盤和觸摸屏與電子設備進行交互的常用方式，”北卡羅來納州立大學化學與生物分子工程教授邁克??爾·迪基(Michael Dickey)說道，他是一篇描述這項工作的論文的通訊作者。“我們已經制造出柔軟且可拉伸的纖維，可以檢測觸感，以及拉伸和扭曲。這些微觀纖維可用于將電子設備集成到新的地方，包括可穿戴設備。”

新纖維由管狀聚合物股線制成，包含液態金屬合金，共晶鎵和銦(EGaIn)。這些股線的直徑只有幾百微米，比人的頭發略厚。

每根纖維由三股組成。一個是完全填充EGaIn，一個是三分之二填充EGaIn，一個只有三分之一填充EGaIn。然后將細長管捻合成緊密的螺旋形。

觸摸響應光纖由于電容或者在由絕緣體隔開的兩個導體之間存儲電荷的現象而起作用。例如，當您的手指(導體)接觸智能手機的屏幕(絕緣體)時，它會改變手指與屏幕下方電子材料之間的電容。然后，智能手機的技術將電容變化解釋為打開應用程序或在鍵盤上鍵入的命令。

同樣，當您的手指接觸彈性纖維時，它會改變手指與絕緣聚合物線內的EGaIn之間的電容。通過沿光纖移動手指，電容會發生變化，具體取決于光纖中該點有多少EGaIn。

研究人員還開發了一種使用兩根聚合物鏈的傳感器，這兩根聚合物線完全充滿了EGaIn。

再次，股線被扭曲成緊密的螺旋。增加扭曲的數量會使彈性股線伸長并使兩個管中的EGaIn更靠近在一起。這改變了兩股之間的電容。

“我們可以根據電容的變化判斷出光纖被絞合了多少次，”Dickey說。“這對于扭轉傳感器的使用很有價值，扭矩傳感器可以測量旋轉的次數和速度。我們的傳感器的優點是它采用彈性材料制成，因此可以扭曲100倍以上 - 兩個數量級 - - 比現有的扭轉傳感器。“