Capteur de pression portable en métal liquide

Les capteurs de pression souples ont fait l'objet d'une attention considérable en matière de recherche dans divers domaines, notamment la robotique douce, la peau électronique et l'électronique portable. Les chercheurs ont développé un capteur de pression portable très sensible capable de mesurer de manière sensible, précise et continue des signaux physiologiques et physiques et présente un grand potentiel pour les applications de surveillance de la santé et le diagnostic précoce des maladies.

Un capteur de pression souple doit avoir une conformité élevée, une sensibilité élevée, un faible coût, une stabilité des performances à long terme et une stabilité environnementale afin d'être utilisé pour la surveillance continue de la santé. Les capteurs de pression souples conventionnels à semi-conducteurs utilisant des matériaux fonctionnels, notamment des nanotubes de carbone et du graphène, ont montré d'excellentes performances de détection ; cependant, ces capteurs souffrent d'une extensibilité limitée, d'une dérive du signal et d'une instabilité à long terme en raison de la distance entre le substrat extensible et les matériaux fonctionnels.

Pour surmonter ces problèmes, l'électronique à l'état liquide utilisant du métal liquide a été introduite pour diverses applications portables. Parmi ces matériaux, Galinstan - un alliage métallique eutectique de gallium, d'indium et d'étain - possède de grandes propriétés mécaniques et électriques qui peuvent être utilisées dans des applications portables. Mais les capteurs de pression à base de métal liquide d'aujourd'hui ont une faible sensibilité à la pression, ce qui limite leur applicabilité aux dispositifs de surveillance de la santé.

Les chercheurs ont développé un capteur de pression souple à base de métal liquide, imprimé en 3D et intégré dans un réseau de microbosses rigides. Avec l'aide de l'impression 3D, l'intégration d'un réseau de microbumps rigides et du moule maître pour un microcanal de métal liquide a pu être réalisée simultanément, réduisant la complexité du processus de fabrication. Grâce à l'intégration de la microbump rigide et du microcanal, le nouveau capteur de pression a une limite de détection extrêmement basse et une sensibilité à la pression améliorée par rapport aux capteurs de pression à base de métal liquide précédemment signalés. Le capteur proposé présente également une dérive de signal négligeable sur 10 000 cycles de pression, de flexion et d'étirement et présente une excellente stabilité lorsqu'il est soumis à diverses conditions environnementales.

Ces performances en font un excellent capteur pour divers appareils de surveillance de la santé. Tout d'abord, l'équipe de recherche a démontré un dispositif de bracelet portable qui peut surveiller en continu son pouls pendant l'exercice et être utilisé dans un système de surveillance de la pression artérielle non invasif et sans brassard basé sur des calculs PTT. Ensuite, ils ont introduit un système de surveillance de la pression du talon sans fil et portable qui intègre trois 3D-BLiPS avec un module de communication sans fil.