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摘要：一种可通过颜色变化直观地确认施加力的强度的可穿戴传感器，利用聚二乙炔对热、pH、光、水、机械刺激、金属离子、有机溶剂和生物分子等多种刺激做出反应，颜色由蓝色变为红色并发出荧光的特性。

关键词：力传感器、可视化、聚二乙炔、智能材料、可穿戴设备

要点

开发出一种可通过颜色变化直观地确认施加力的强度的可穿戴传感器。
通过在纳米尺度上控制响应力而改变颜色的机械变色聚合物的结构，实现了比传统产品高14倍的灵敏度。
通过无需使用电池即可将常见的力可视化的“力”传感器，可以轻松测量压疮、施加在鞋底上的力的分布、部件之间的摩擦力等，有望为改善健康和安全做出贡献。

通过颜色变化直观确认力的可穿戴传感器

日本东京大学与深圳先进技术研究院开发出了一种可通过颜色变化直观确认力的可穿戴传感器。

可视化力的机械变色材料有很多种，但能够定量读取力的材料并不多。
在对聚二乙炔的研究中，研究小组发现，不仅力的大小而且力的方向都会影响智能材料的响应。
聚二乙炔对热、pH、光、水、机械刺激、金属离子、有机溶剂和生物分子等多种刺激做出反应，颜色由蓝色变为红色并发出荧光。这种独特的机械变色特性已广泛应用于食品安全、智能包装和医疗诊断等前沿领域。

利用自主研发的纳米摩擦力/荧光显微镜的组合装置，研究小组发现，当垂直向构成聚二乙炔的聚合物主链施加力时，荧光强度会加倍。这种现象可以用多米诺骨牌效应来解释，即力的影响从施加力的局部点传播到数百纳米之外。

此外，利用这些知识，研究小组开发了一种可检测手指弯曲运动产生的力的可穿戴传感器。通过将聚二乙炔的主链垂直于力的方向排列，研究小组成功地将灵敏度提高了14倍。

研究小组表示，利用无需使用电池即可将常见的力可视化的力传感器，可以轻松测量压疮、施加在鞋底上的力的分布、部件之间的摩擦力等，有望为改善健康和安全做出贡献，并且这种材料的用途有望大幅扩展到可穿戴设备和软机器人等应用领域。

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一种可通过颜色直接观察力的作用的可穿戴传感器