“樂高式”連接器簡化可伸縮設備組裝

  ICC訊 由新加坡南洋理工大學研究人員領導的一個國際團隊開發(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備。這種連接電子模塊的便捷方式可構成組裝未來可伸縮設備的基礎，制造商可根據(jù)他們的設計“即插即用”地安裝組件。該項研究發(fā)表在最近的《自然》雜志上。

BIND接口使可拉伸設備的組裝變得簡單。

圖片來源：新加坡南洋理工大學

  包括柔性機器人和可穿戴醫(yī)療設備在內(nèi)的可伸縮設備，使用幾個不同的模塊進行組裝，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械和電氣信號，要么容易斷裂。

  研究團隊此次開發(fā)了一種BIND接口，它使可伸縮設備的組裝變得簡單，同時具有出色的機械和電氣性能。在實驗中，通過接口連接的模塊表現(xiàn)出了良好的性能。當進行拉伸測試時，模塊在斷裂之前能夠承受高達其原始長度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)，這項創(chuàng)新比傳統(tǒng)連接器要堅韌60倍。為了證明在現(xiàn)實生活中使用的可行性，該團隊使用BIND接口制造了可伸展的設備，并在大鼠模型和人類皮膚上進行了測試。

  當連接到大鼠模型上時，來自可伸展監(jiān)測設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。當貼在人體皮膚上時，該設備可收集高質(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)形成堅固的互穿納米結構。由此產(chǎn)生的納米結構提供了連續(xù)的機械和電氣路徑，使BIND連接的模塊即使變形也能保持堅固。

  研究結果證明，該接口可用來制造功能強大且可靠的可穿戴設備或軟體機器人。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，而不會影響設備捕獲和監(jiān)控生理信號的能力。