来自英国大学的工程师开发了一种通过柔软灵活的“智能皮肤”传感器与电磁波相互作用来测量温度的新方法。
该团队开发的传感器由碳纤维和硅橡胶复合材料制成，无需电池供电或板载处理即可工作。该团队的论文题为“具有直接无线射频接口的宽范围软各向异性热敏电阻”，发布在《自然通讯》上。
柔性传感器吸收和反射射频信号的能力随大气热或冷而变化，因此能够在比其他同类设备更大的范围内感应温度。它还可以承受数千次弯曲和拉伸循环，而不会失去对温度的敏感性。
温度传感器几乎存在于所有电子设备中，该技术的全球市场目前价值 50-80 亿美元。
典型的温度传感器，称为热敏电阻，通过改变电阻来响应温度的变化。然而，它们通常只能在狭窄的温度变化范围内进行测量，这意味着温度传感器通常依靠一系列不同的热敏电阻来覆盖较宽的感应范围。
由格拉斯哥大学研究人员领导的团队开发的新型柔软、灵活的温度传感器能够在创纪录的30°C至200°C以上的范围内读取温度。
这可能有助于使未来的无线传感器更便宜、更可持续，因为现在需要更少的设备来覆盖相同的温度感应范围。
在这篇论文中，研究人员展示了如何使用3D打印机来模制柔性材料，并将其集成到天线、RFID标签和谐振器等组件中。然后，他们测试了它在高达300°C的不同温度下吸收射频辐射的能力。
英国IC研究员兼格拉斯哥大学讲师Mahmoud Wagih博士领导了这项研究。他说：“传感器是模拟世界和智能设备之间的主要接口。为了将温度或湿度等测量值的真实变化传达给无线智能设备，首先需要对这些测量值进行数字化处理。
“我们使用普通的硅胶和碳纤维设计了一种简单的软复合材料，可以很容易地模塑成任何形状。这些类似皮肤的基板可用于设计大面积的天线，然后可以辐射对温度变化高度敏感的信号。
“许多研究人员使用射频和微波设备来测量液体配方、温度、湿度和其他物理和化学参数。然而，这种程度的敏感性以前从未得到证明。
南安普顿大学的研究人员支持开发柔性、可拉伸的传感器材料，该材料可以很容易地集成到可弯曲的电子设备和智能织物中。这篇论文展示了材料如何弯曲和拉伸数千次循环，而其响应没有显着变化。
拉夫堡大学的合作者致力于表征这种新材料的电气特性，展示它如何在高达26 GHz的频率下发挥作用，进入5G通信技术的频谱。该团队认为，由于“各向异性”特性改变了材料与不同方向的电场相互作用的方式，复合材料可以进一步定制，以增强或降低对特定无线信号的灵敏度。
该技术可以支持广泛的其他未来应用，包括生命体征监测、雷达传感、卫星通信和6G无线网络。
Wagih博士现在正在领导一个新的研究项目，该项目将建立在研究的基础上，在可持续和可生物降解的无线电子产品中寻找新的应用。
Wagih博士说：“我们很高兴在尖端射频传感方面取得的成就，开始进一步研究用于以人体为中心的无线传感的功能性和天然可拉伸材料。
“英国已经是应用微波工程和先进材料的领导者，我们希望这样的合作研究将有助于产生可以找到商业应用的结果。
