近期,韩国的科学家们发明出一款神奇的蜘蛛侠纳米缝隙传感器,它采用声音导致空气震动,从而识别运动的原理,可以让一名普通人拥有蜘蛛侠般的第六感。一起来看看吧。
蜘蛛腿上的关节,对周围环境的变化十分灵敏。资料图
蜘蛛的第六感报警
经科学家观察研究发现,蜘蛛的八条腿上的关节位置处都有着一种神奇的感觉器官,与内部神经系统直接联系。而外界环境中的物体一旦发生运动,哪怕是人的一个极其轻微的小动作,都能通过震动引发蜘蛛体内的第六感警报。
研究人员对这种新型纳米传感器进行了多项测试。资料图
纳米裂缝传感器:可准确捕捉声音振动和人体心跳
据悉,这套新系统的独特之处在于,传感器间的缝隙间距达到了纳米级别,这也就保证了很高的传感灵敏度。具体说来,研究人员们在粘弹性聚合物表面添加20纳米厚度的铂金层,搭建了传感器框架。通过让表面的铂金变型延展,上下层之间便产生了空隙,暴露出底层的聚合物,研究人员便借助次测量传感器表面的电导系数。
实际实验中,尤其是针对音频的测试,纳米裂缝传感器的表现是优于传统的传声器。在干扰噪音高达92分贝的实验环境中,传感器能够在准确的捕捉到测试人员说出的go、jump、shoot、stop等基本单词,但是普通的传声器甚至不能清晰的录制声音。
研究人员进行了更加深入的测试。当把传感器配置在小提琴的表面,它能够精确的记录下乐曲中的每一个音符,并且将其“翻译”给外接设备,输出为电子乐曲。另外更有趣的是,将传感器佩戴在手腕处,它还能精确地测量人体的心跳。
瓷砖效应示意图。资料图
瓷砖效应
研究者称,如果这项研究成果有些晦涩难懂,可以用这样一个形象的“瓷砖效应”的例子来解释它:把纳米传感器比作整齐排列牢固粘贴在底层橡胶上瓷砖。当借助外力将底层橡胶的面积拉伸至101%,瓷砖的面积不会改变,但瓷砖间的缝隙必然变大。最关键的是,每一块瓷砖覆盖的底部橡胶,扩大的面积要大于1%。例子中的瓷砖就相当于纳米传感器,骨骼的运动便相当于拉伸橡胶的操作。
未来的改进
据研究者称,缝隙间的打开和闭合,会在测量中得到放大,于是这款纳米裂缝传感器,在检测电阻率方面有着超高的灵敏度。在后续研究中,团队希望能够找到一种更合适的材料,替换目前版本的纳米裂缝传导器中造价昂贵的铂金,来让这项技术得到普适性的推广。
此外,除了能够有效排除外界噪声之外,纳米传感器还需要做到能够高精度识别特定频段的声音。例如前文提到的医疗健康中的测量血压、脉搏等功能,需要让传感器对某个人体信号格外的敏感,而不只是单纯的记录声音和震动。