Forscher vom dazugehörigen Labor der imecs an Gent-Universität haben eine innovative Methode erfunden, Scherfühler für Gebrauch auf flexiblen Oberflächen, wie menschlicher oder Roboterhaut zu fabrizieren. Die neuen Fühler basieren auf der optischen Technologie, die in den dünnen flexiblen Substratflächen eingebettet wird.
Scheren Sie Fühlermaßnahme-Scherbeanspruchung, betonen d.h., die angewandte Ähnlichkeit zur Oberfläche eines Materials ist, im Gegensatz zu einem Druck, der senkrecht angewendet wird. Die Meisten Scherfühler basieren auf mikro-elektromechanischen Anlagen (MEMS) und werden auf steifen Sisubstratflächen fabriziert. Diese Fühler können einen High-density und eine Empfindlichkeit haben, aber sie sind ziemlich starke und des Mangels Flexibilität. Außerdem basiert ihre Aktivität auf elektrischen Maßen, also sind sie für elektromagnetische Störung empfindlich.
Schema des Fühlerstapels, wenn die Silikonschicht durch Scherbeanspruchung verformt ist.
Es gibt eine erhebliche Nachfrage nach Fühlern, die Scherbeanspruchungen unaufdringlich messen können. Diese würden kompakt und flexibel sein müssen, also können sie auf beweglichen Körperteilen verwendet werden und um gebogene Oberflächen eingewickelt werden. Die Nachfrage kommt besonders von der medizinischen Gemeinschaft, die Scherfühler verwenden würde, zum Beispiel für das Messen der Mantelreibung zwischen eine Prothese und einen Stumpf. Aber sie konnten in anderen Einsatzbereichen auch verwendet werden. In der Robotik zum Beispiel konnten flexible Scherfühler helfen, eine empfindliche künstliche Haut herzustellen.
Imec-Forscher haben vor kurzem über eine Methode, solche flexiblen Scherfühler unter Verwendung der optischen Technologie zu fabrizieren berichtet. Optische Fühler haben eine hohe Empfindlichkeit, großen Dynamikwerte, und sind nicht gegen Geräusche der elektromagnetischen Störung anfällig. Außerdem können sie in den flexiblen Substratflächen eingebettet werden und sie robust und flexibel machen möglicherweise sehr kompakt.
Die innovativen Fühler werden mit einem Prozess hergestellt, der optische Bauteile in die sehr dünnen und flexiblen Substratflächen einbetten darf (unten bis 50µm). Ein solcher Fühler ist ein Stapel, der einem Vertikalkammer Oberfläche-ausstrahlenden Lasersender (VCSEL) und aus einer Fotodiode getrennt wird durch eine transparente verformbare Schicht besteht, die vom Silikon gemacht wird. Im Stapel stellen sich die VCSEL und die Fotodiode gegenüber und werden ausgerichtet, damit die Fotodiode das meiste Laserlicht erfasst, wenn es keine Scherbeanspruchung gibt, die am Stapel angewendet wird. Wenn Scherbeanspruchung angewandt ist, der Laser und die Fotodiodenbewegung im Verhältnis zu einander. Die Änderung in Laserlicht, das durch die Fotodiode erfasst wird, ist eine Maßnahme für die Scherbeanspruchung.
Die Prototypfühler wurden unter Verwendung einer Schicht des Silikons materielles Sylgard 184 hergestellt. Die Deformation des Silikonmaterials zeigte eine lineare Antwort zur angewandten Scherbeanspruchung. In einem nächsten Schritt arbeiten die Forscher, um die Fühlerauslegung anzupassen, damit sie die Richtung der Scherbeanspruchung auch anzeigen kann.