觸控螢幕已經成為許多物聯網(IoT)裝置(特別是智慧型手機)的標準介面了。美國北卡羅來納州立大學(North Carolina State University;NCSU)的研究人員表示,許多穿戴式裝置只需要二維(2D)觸控介面即可取代按鍵和電位計——這些按鍵和電位計現在可以透過僅僅幾微米厚的低成本聚合物管實現。

北卡羅來納州立大學教授Michael Dickey說:「我還不清楚相關細節,但NCSU與Levi's已經達成協議,打算攜手為牛仔褲添加觸控靈敏度,使其得以控制使用者的裝置。」

20170411_touch_NT01P1 北卡羅來納州立大學的研究人員展示一種可連接電子裝置的彈性觸敏纖維(來源:NCSU)

Michael Dickey的研究團隊使用一種填充液體鎵銦的中空軟性Hytrel彈性體合成樹脂,並在金屬表面和Hytrel內面之間生長氧化物薄膜,使其得以展示扭曲的雙絞線對,以及單根纖維如何測量觸控位置、扭轉扭力以及拉伸應力,以便為智慧人機使用者介面打造智慧織物。

*北卡羅來納州立大學打造出能夠感應扭力(扭曲)、應力(拉伸)與觸控的導電與可伸縮導線(來源:NCSU)*

在三纖維應用中,研究人員為第一根纖維填滿容量,並為第二根纖維填充一半的容量,第三根纖維則僅有三分之一的容量,然後再將三根纖維緊密地纏繞在一起。雙纖維的例子則是將兩根纖維的容量都填滿,然後加以扭曲,並在觸摸到時感覺其伸長率。此外,單一容量填充的纖維則根據拉伸時間改變其導電性。

Dickey說:「三纖維的解決方案沿著提供觸敏元件的纖維長度測量電容。雙纖維解決方案能在手指觸摸的位置感測伸長率,使其成為尋找新應用的解決方案。單纖維解決方案更酷,因為它能夠感測到機械應力。」

位於中空軟性Hytrel合成樹脂內部的鎵銦金屬不會破裂,因為它採用氧化物塗層——位於金屬和Hytrel之間,一旦扭曲變形則會自癒。由於氧化物會即時生長與填補,因此不會出現裂縫。即使鎵銦約為每克1美元,但用於纖維內部僅需微量成分,因而維持了較低的成本。

Levi's並未透露打算用NCSU的技術授權來做什麼,但穿戴式應用似乎是無止境的——從控制智慧型手機到測量從步行、跑步、跳躍等活動所取得的運動量。

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有關該新材料的細節已發表於「可伸縮電容感測器利用雙螺旋液體金屬纖維實現扭轉、應變與觸控」(Stretchable Capacitive Sensors of Torsion, Strain, and Touch Using Double Helix Liquid Metal Fibers)一文。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Researchers Developing Touch Sensitivity for Your Levi's,by R. Colin Johnson)