发布日期:2025-03-31 浏览次数:
德国萨尔大学教授斯蒂芬·塞莱克(Stefan Seelecke)和保罗·莫茨基教(Paul Motzki)领导的研究团队,在材料科学领域取得了突破性进展。他们成功研发出一种多功能薄膜,这种薄膜的厚度仅比家用保鲜膜略厚,却能为物品赋予全新功能,同时实现能源的高效利用。
该薄膜的独特之处在于,星空体育注册当它被应用于可穿戴纺织品时,能够移动并贴合在皮肤上,提供丰富的触觉反馈。这种技术通过模拟纹理、冲击等物理感觉,增强了 VR 体验的真实感。
薄膜的每一面都涂有导电层,当施加电压时,这些导电层会相互吸引,导致聚合物压缩并向侧面膨胀,从而增加其表面积。研究人员通过改变外加电场,能够精确控制薄膜的运动,创造出一种轻便而高效的致动器。
这种介电弹性体(DE)涂层薄膜的运动可以被精确控制,实现缓慢或快速的运动,或以特定频率振动。此外,薄膜还可以在不需要持续电能供应的情况下保持固定位置,这进一步提高了其能源效率。
研究团队正在利用这种电活性聚合物薄膜开发全新的驱动系统,星空体育注册该系统无需额外的传感器即可实现控制。他们通过测量每个变形的精确电容值,并利用这些数据训练人工智能模型,从而能够对薄膜的运动进行编程,使其按照预定方式弯曲、保持形状或以特定频率振荡。
为了进一步提高薄膜的性能,研究团队正在探索使用具有更高导电性的超薄金属涂层取代炭黑层。这种超薄金属涂层不仅使薄膜致动器更加节能、功率损耗更低,而且由于接触电阻的减少,还提高了其整体效率。团队采用了一种特殊的激光技术,能够在涂层内实现更小的结构尺寸,从而显著提高了电极之间的间距精度。
然而,研发过程中也面临着一些挑战。星空体育注册由于整个薄膜需要经历显著的拉伸,而新金属涂层的引入在一定程度上阻碍了薄膜的变形。为了平衡固体金属导电层和柔性聚合物基板的性能,团队采用了一种特殊的溅射材料沉积技术,将仅 10 纳米厚的导电层沉积在弹性体表面,这一厚度比人的头发薄一千多倍。
据悉,该团队将在今年的汉诺威工业博览会上展示相关技术,并在纺织腕带上展示一种新型传感器元件。这一创新成果有望为 VR、可穿戴设备等领域带来革命性的变化,为用户带来更加真实、沉浸式的体验。