摘要：由首尔国立大学材料科学与工程系的姜承勳（Seung-Kyun Kang）教授领导的研究团队，与 Dankook 大学、Ajou 大学和普渡大学的研究人员合作，开发出了一种具有破纪录灵敏度的应变传感器。这项先进技术通过结合微裂纹与超结构，实现了柔性且可拉伸的传感

由首尔国立大学材料科学与工程系的姜承勳（Seung-Kyun Kang）教授领导的研究团队，与 Dankook 大学、Ajou 大学和普渡大学的研究人员合作，开发出了一种具有破纪录灵敏度的应变传感器。这项先进技术通过结合微裂纹与超结构，实现了柔性且可拉伸的传感器设计，能够进行实时中风诊断，为精准生物医学工程开辟了新的可能性。

研究介绍

传统的柔性应变传感器基于导电材料电阻变化来检测生物力学信号或特定物体的变形。然而，这些传感器在测量小于10⁻³的微小应变时性能显著下降，导致其在早期疾病诊断、结构可靠性评估和预防性安全评价方面面临重大挑战。

例如，脑血管疾病如脑出血或缺血，在病情危急之前会伴随小于10⁻³的微小应变；类似地，结构材料在发生灾难性失效前通常会经历10⁻⁵到10⁻³级别的表面应变，这可能导致严重的人员伤亡。

研究方法

为了解决这些问题，姜教授的团队引入了一种具有负泊松比的超结构，使传感器的灵敏度比现有技术提高了100倍。这种新型传感器能够检测低至10⁻⁵级别的应变，相当于人类头发表面单个原子尺度的变化。

研究人员通过控制纳米级微裂纹的扩展来放大电阻变化，从而实现了世界领先的应变灵敏度。实验结果显示，该传感器可以监测微生物生长过程中的微小形变，例如实时检测面包上霉菌菌丝生长引起的接触（产生10⁻⁵级别的应变）。

研究意义

新开发的传感器在生物环境中展示了巨大的应用潜力。研究团队成功将传感器附着在颅内脑血管表面，实现了对血压和血流变化的实时监测。这一突破不仅有助于早期诊断脑血管疾病如脑出血和缺血，以及心血管疾病，还提供了精确的医疗数据支持。

此外，该传感器由可生物降解材料制成，能够在体内自然分解，无需长期残留，确保患者安全，避免了额外手术或副作用的风险。

研究团队表示：“这项研究不仅仅是提升传感器性能，更是提出了一种突破现有技术根本限制的创新方法。我们期待这一成果将在生物工程、医疗器械、机器人、灾害响应和环境监测等多个领域得到广泛应用。”

新闻来源：Science AdvancesCell

来源：启真脑机智能基地