Medicinsk avkänningsteknik har tagit stora framsteg de senaste åren, med utvecklingen av bärbara enheter som kan spåra puls, hjärnans funktion, biomarkörer i svett med mera. Dock, det finns ett stort problem med befintliga bärbara trycksensorer:även den minsta mängden tryck, något så lätt som en tight långärmad skjorta över en sensor, kan kasta dem av spåret.

Texas ingenjörer har löst detta problem, som har plågat fältet i flera år nu. Och de gjorde det genom att förnya en första hybridavkänningsmetod som gör att enheten kan ha egenskaperna hos de två dominerande typerna av sensorer som används idag.

"Fältet för flexibla trycksensorer är extremt trångt, och efter två decennier träffade vi en flaskhals eftersom ingen kunde lösa kompromissen mellan tryck och känslighet, " sa Nanshu Lu, en docent vid institutionen för rymdteknik och teknisk mekanik och motsvarande författare till den nya forskningen som publiceras idag i Avancerade material . "Detta är den första sensorn som kan utnyttja ett nytt hybridläge för att motstå tryck utan en betydande minskning av känsligheten."

Mjuka trycksensorer idag är i allmänhet gjorda av tre lager - ett deformerbart avkänningslager inklämt mellan ett par elektroder. Dessa sensorer faller vanligtvis i en av två kategorier - piezo-kapacitiv och piezo-resistiv.

Lus team använde en elektriskt ledande och mycket porös nanokomposit som avkänningsskikt och lade till ett extra isolerande skikt till sensorn, vilket gav den kapacitet för båda typerna av sensorer. Denna nya hybridavkänning är det som gör att den bättre tål tryck.

Typiska sensorer upplever en 10-faldig minskning av känsligheten när de upplever tryck utöver en lätt beröring. Denna sensor, appliceras på en testpersons panna, kunde motstå trycket från ett tättslutande virtual reality-headset ovanpå det med endast en minimal förlust i känslighet. Tryck kan inte bara orsaka en förlust av noggrannhet i många sensorer, men det kan trubba förmågan att överhuvudtaget leverera en läsning.

"När vi utövar externt tryck, känsligheten sjunker, men är fortfarande i nivå med andra sensorer vid nolltryck, sa Lu, som även har anställningar vid institutionen för elektro- och datateknik, Walker Institutionen för maskinteknik, Institutionen för biomedicinsk teknik och UT Austins Texas Materials Institute.

Lu har länge varit en pionjär inom detta avkänningsfält, främst genom hennes elektroniska tatueringsteknologi – en serie enheter som är så lätta och töjbara att de kan placeras över hjärtat, hjärnan, eller muskeln under längre perioder med lite eller inget obehag.

Men, Lu har ännu större visioner för dessa sensorer och e-tatueringar. Hon arbetar på sätt att tillåta sensormaterialet att lindas runt nästan vilket föremål som helst och ge det känsligheten hos mänsklig hud. Den mest uppenbara applikationen är att linda den runt robothänder och fingrar för att ge dem förmågan att känna igen föremål genom att röra dem. Men det finns många andra saker det kan göra.

"Ansökningarna kan vara obegränsade, " sa Lu. "Sträckbar, e-skin kunde lindas runt nästan alla föremål."