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由新加坡南洋理工大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個國際團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種通用連接器——雙相納米分散(BIND)接口，可簡單、快速地以類似樂高的方式組裝可伸縮設(shè)備。這種連接電子模塊的便捷方式可構(gòu)成組裝未來可伸縮設(shè)備的基礎(chǔ)，制造商可根據(jù)他們的設(shè)計(jì)“即插即用”地安裝組件。該項(xiàng)研究發(fā)表在最近的《自然》雜志上。

BIND接口使可拉伸設(shè)備的組裝變得簡單，同時提供出色的機(jī)械和電氣性能。

圖片來源：新加坡南洋理工大學(xué)

包括柔性機(jī)器人和可穿戴醫(yī)療設(shè)備在內(nèi)的可伸縮設(shè)備，使用幾個不同的模塊進(jìn)行組裝，這些模塊具有不同的材料特性，一些是柔性的，一些是剛性的，還有一些是封裝的。然而，目前用于連接模塊的商用漿料(膠)的情況是，要么變形時無法可靠地傳遞機(jī)械和電氣信號，要么容易斷裂。

研究團(tuán)隊(duì)此次開發(fā)了一種BIND接口，它使可伸縮設(shè)備的組裝變得簡單，同時具有出色的機(jī)械和電氣性能。在實(shí)驗(yàn)中，通過接口連接的模塊表現(xiàn)出了良好的性能。當(dāng)進(jìn)行拉伸測試時，模塊在斷裂之前能夠承受高達(dá)其原始長度7倍的拉伸。此外，模塊的電氣傳輸在拉伸時仍保持穩(wěn)定，最高可達(dá)其原始長度的2.8倍。

對于封裝模塊，研究人員發(fā)現(xiàn)，這項(xiàng)創(chuàng)新比傳統(tǒng)連接器要堅(jiān)韌60倍。為了證明在現(xiàn)實(shí)生活中使用的可行性，該團(tuán)隊(duì)使用BIND接口制造了可伸展的設(shè)備，并在大鼠模型和人類皮膚上進(jìn)行了測試。

當(dāng)連接到大鼠模型上時，來自可伸展監(jiān)測設(shè)備的記錄顯示出可靠的信號質(zhì)量，盡管電線受到觸摸和拖拽等干擾。當(dāng)貼在人體皮膚上時，該設(shè)備可收集高質(zhì)量的肌電信號，測量肌肉收縮和放松過程中產(chǎn)生的電活動，即使在水下也可行。

為了開發(fā)BIND接口，研究人員將金屬(金或銀)納米顆粒熱蒸發(fā)，在可拉伸電子產(chǎn)品(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)中常用的軟熱塑性塑料內(nèi)形成堅(jiān)固的互穿納米結(jié)構(gòu)。由此產(chǎn)生的納米結(jié)構(gòu)提供了連續(xù)的機(jī)械和電氣路徑，使BIND連接的模塊即使變形也能保持堅(jiān)固。

研究結(jié)果證明，該接口可用來制造功能強(qiáng)大且可靠的可穿戴設(shè)備或軟體機(jī)器人。例如，它可用于高質(zhì)量的可穿戴健康跟蹤器，用戶能以最舒服的方式伸展身體、作出手勢和移動，而不會影響設(shè)備捕獲和監(jiān)控生理信號的能力。

關(guān)鍵詞： 研究人員 電氣性能 南洋理工大學(xué) 醫(yī)療設(shè)備 熱塑性塑料