近日，研究人员最近展示了一种新型传感器技术，这种传感器能够同时在空气和水下环境中有效工作，为开发多功能的“两栖”传感器铺平了道路，其潜在应用领域广泛，包括野生动物监测和生物医学研究。
这项新发现主要关注于应变传感器，它具备测量物体变形的能力，即能够检测物体的拉伸、弯曲和移动情况。北卡罗来纳州立大学的博士后研究员、该论文的第一作者吴爽指出：“目前，人们对于开发适用于生物医学领域的应变传感器表现出浓厚兴趣，比如可以用于监测血管和其他生物系统行为的传感器。此外，这些传感器还可用于观察水下鱼类的活动，或是监测野生动物的健康状况等。”
然而，开发这种可穿戴或可植入的应变传感器面临一个重大挑战，即如何确保传感器在潮湿环境中的稳定性和可靠性。该论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程系的Andrew A. Adams杰出教授Yong Zhu解释说：“制造能够在湿润环境中长期使用而不损失性能的传感器，是我们研究的主要目标。”
图：两栖传感器（图源：北卡罗来纳州立大学）
为了达到这一目标，研究团队采用了他们于2022年底开发的高灵敏度应变传感器，并将其夹在两层由高弹性防水聚合物制成的薄膜之间。这种聚合物不仅封装了传感器，还由于其独特的界面设计，能有效阻止水分侵入，同时不限制传感器材料的伸展，从而保证了感器的灵敏度和可拉伸性。此外，传感器还能与小型无线芯片相连，实现数据的远程传输。
实验结果显示，这种两栖传感器不仅灵敏度高、响应速度快，而且在空气中或在盐水中浸泡20天后，性能依然稳定。Yong Zhu教授补充说：“传感器的稳定性非常出色，即使经过16,000次的拉伸，性能也未见下降。”
为了验证两栖传感器的实际应用能力，研究人员进行了多项测试，包括利用传感器追踪机器鱼的游动，监测猪心脏的血压，以及开发了一款集成了两栖传感器的手套。这款手套能将潜水员的手势转换为水下或水上人员都能理解的信号，为潜水员提供了一种有效的水下沟通方式。
吴爽表示：“我们希望为潜水员创造一种简便的沟通方法，使他们能够与水下的同伴或水面的船员进行有效交流。”相关的验证测试视频可以在网上找到。
Yong Zhu教授还提到：“我们已经为这项技术申请了专利，并期待与行业合作伙伴携手，将这些传感器应用于更多领域。”
