折纸如何为疾病诊断提供信息

南加州大学维特比工程学院的研究人员希望通过折纸来创造新的传感器，这些传感器有朝一日可用于检测器官的变形，也可用于可穿戴设备和软机器人。

他们的论文“使用折纸启发的 3D 细观结构实现高拉伸性和低滞后应变传感器”发表在Science Advances上，解释了南加州大学研究人员 Hangbo Zhu、Xinghao Huang、Liangshu Liu、Yung Hsin Lin、Rui Feng、Yiyang Shen 和 Yuanning 如何进行研究张开发了“可拉伸应变传感器”，可以测量物体应变或变形的程度。

该论文的通讯作者、南加州大学航空航天、机械工程和生物医学工程助理教授赵航波说，“挑战在于创建能够显着拉伸、快速响应并即使在测量大的动态变形时也能提供精确读数的传感器”。

目前的可拉伸应变传感器大多使用橡胶等软材料，但这种材料通过重复使用可能会导致材料特性发生不可逆的变化，从而产生与变形检测相关的不可靠指标。

研究人员因此设计了一种新型的传感器结构。受折纸的启发，更坚硬的材料被折叠起来，面板的每一侧都有电极(将传感器想象成一本颠倒的、打开的书，封面和封底有两个电极)。当电极展开时，捕获电极之间的电场强度。然后，该团队开发的模型将该读数转换为捕获变形幅度的测量值。

新创建的传感器可以拉伸至原始尺寸的三倍，即使重复使用也具有很高的传感精度。此外，传感器响应速度非常快，可以在不到 22 毫秒的时间内检测到非常微小区域(约 5 平方毫米)的变形。此外，它们能够检测来自不同方向的应变。

此类传感器可以准确测量大而复杂的变形，可用于感知软机器人的运动、跟踪人体关节的运动，甚至监测膀胱等器官以确定可能预示疾病的异常情况。

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