I ricercatori IMEC laboratorio 's associata all'Università di Gand hanno inventato un modo innovativo per fabbricare sensori di taglio per l'utilizzo su superfici flessibili, come la pelle umana o robotica. I nuovi sensori si basano sulla tecnologia ottica incorporata in sottili substrati flessibili.
Taglio sensori misurano shear stress, ossia lo stress che viene applicata parallelamente alla superficie di un materiale, a differenza di uno stress che si applica perpendicolarmente. La maggior parte dei sensori di taglio si basano su sistemi micro-elettromeccanici (MEMS), e sono fabbricati su substrati di silicio rigido. Questi sensori possono avere un alta densità e sensibilità, ma sono abbastanza spesse e mancano di flessibilità. Inoltre, la loro attività si basa su misure elettriche, in modo che siano sensibili alle interferenze elettromagnetiche.
Schema della pila del sensore, con lo strato di silicone deformato sforzi di taglio.
Vi è una forte domanda di sensori in grado di misurare sforzi di taglio discreto. Questi dovrebbero essere compatti e flessibili, in modo che possano essere utilizzati su parti del corpo in movimento e avvolto attorno a superfici curve. La domanda proviene soprattutto da parte della comunità medica, che avrebbe utilizzato i sensori di taglio, ad esempio, per misurare l'attrito tra la pelle di una protesi e moncone. Ma potrebbero essere utilizzati anche in altri campi di applicazione. Nel campo della robotica, per esempio, i sensori di taglio flessibile potrebbe contribuire a creare una pelle artificiale sensibile.
IMEC ricercatori hanno recentemente riportato un modo per fabbricare tali sensori di taglio flessibile con tecnologia ottica. Sensori ottici hanno una elevata sensibilità, un'ampia gamma dinamica, e non sono sensibili al rumore interferenze elettromagnetiche. Inoltre, essi possono essere incorporati in substrati flessibili, che li rende potenzialmente molto compatto, robusto e flessibile.
I sensori innovativi sono realizzati con un processo che consente di incorporare componenti ottici in substrati molto sottile e flessibile (fino a 50 micron). Un sensore sia una pila costituita da una cavità verticale superficie che emettono laser (VCSEL) di origine e un fotodiodo separati da uno strato trasparente deformabile in silicone. Nello stack, il VCSEL e fotodiodo di fronte all'altro e sono allineati in modo che il fotodiodo cattura la luce laser più quando non c'è sforzo di taglio applicata allo stack. Quando sforzo di taglio viene applicato, il laser e il fotodiodo muovono l'uno rispetto all'altro. Il cambiamento di luce laser catturato dai fotodiodo è una misura per la tensione di taglio.
I sensori prototipo sono state effettuate utilizzando uno strato di materiale in silicone Sylgard 184. La deformazione del materiale silicone ha mostrato una risposta lineare alle sollecitazioni di taglio applicata. In una fase successiva, i ricercatori stanno lavorando per adattare il design del sensore in modo che possa anche indicare la direzione della sollecitazione di taglio.