Nouveau capteur flexible et hautement fiable

La surveillance de la santé en temps réel et les capacités de détection des robots nécessitent une électronique douce, mais le défi de l'utilisation de tels matériaux réside dans leur fiabilité. Être élastique et flexible rend leurs performances moins reproductibles. La variation de fiabilité est connue sous le nom d'hystérésis. Guidée par la théorie de la mécanique des contacts, une équipe de chercheurs du NUS a mis au point un nouveau matériau de capteur qui a beaucoup moins d'hystérésis. Cette capacité permet une technologie de santé portable et une détection robotique plus précises.

Lorsque des matériaux souples sont utilisés comme capteurs de compression, ils sont généralement confrontés à de graves problèmes d'hystérésis. Les propriétés matérielles du capteur souple peuvent changer entre les touches répétées, ce qui affecte la fiabilité des données. Il est donc difficile d'obtenir des lectures précises à chaque fois, ce qui limite les applications possibles des capteurs.

La percée de l'équipe NUS est l'invention d'un matériau qui a une sensibilité élevée, mais avec des performances presque sans hystérésis. Ils ont mis au point un procédé permettant de fissurer des films minces métalliques en motifs annulaires souhaitables sur un matériau flexible appelé polydiméthylsiloxane (PDMS).

L'équipe a intégré ce film métal/PDMS avec des électrodes et des substrats pour un capteur piézorésistif et a caractérisé ses performances. Ils ont effectué des tests mécaniques répétés et vérifié que leur innovation en matière de conception améliorait les performances du capteur. Leur invention, nommée Tactile Resistive Annularly Cracked E-Skin, ou TRACE, est cinq fois meilleure que les matériaux souples conventionnels.

« Grâce à notre conception unique, nous avons pu obtenir une précision et une fiabilité considérablement améliorées. Le capteur TRACE pourrait potentiellement être utilisé en robotique pour percevoir la texture de surface ou dans des dispositifs de technologie de la santé portables, par exemple, pour mesurer le flux sanguin dans les artères superficielles pour des applications de surveillance de la santé », a déclaré le professeur adjoint Benjamin Tee.

La prochaine étape pour l'équipe NUS est d'améliorer encore la conformabilité de leur matériau pour différentes applications portables et de développer des applications d'intelligence artificielle (IA) basées sur les capteurs. « Notre objectif à long terme est de prédire la santé cardiovasculaire sous la forme d'un minuscule patch intelligent qui est placé sur la peau humaine. Ce capteur TRACE est un pas en avant vers cette réalité car les données qu'il peut capturer pour les vitesses d'impulsion sont plus précises et peuvent également être équipées d'algorithmes d'apprentissage automatique pour prédire les textures de surface avec plus de précision », a expliqué Tee.

D'autres applications que l'équipe NUS vise à développer incluent des utilisations dans les prothèses, où le fait d'avoir une interface cutanée fiable permet une réponse plus intelligente.