研究人员开发了用于呼吸、嗅觉和触摸应用的透明纤维传感器

一组研究人员已经开发出一种近乎透明的纤维，可以用作检测呼吸、声音甚至触摸应用的传感器。这些纤维是如何制造的，它们如何被用作传感器，它们在哪些应用中可以找到自己的位置？

为什么口罩不能完全有效地防止疾病传播？

虽然全球各国在抗击新型冠状病毒流感大流行的方法有所不同，但一个共同的主题是使用口罩。最初，世界卫生组织（WHO）等组织表示，只有医务人员才应该戴口罩，因为口罩可能会给使用者带来“虚假的安全感”，但基础数学和大量研究表明，戴口罩不仅有助于防止空气中的病原体感染，但也能防止它们被感染者传播。

然而，如果没有正确佩戴口罩，那么口罩的全部效果就无法实现。因此，在大流行期间，正确佩戴口罩非常重要，这包括确保口罩与口罩边缘的皮肤形成密封。使用某些口罩所面临的另一个问题是采用带阀门的外科级口罩。这些设备过滤进入的空气（当阀门关闭时），但随后通过阀门排放呼出的空气，而不是过滤它。这种口罩只会提供对病毒的保护作用，但不能保护其他人不受感染者戴上这种口罩。

研究人员开发透明纤维

剑桥大学的研究人员开发出了一种近乎透明的导电纤维，可以用来制造传感器，包括呼吸传感器、触摸传感器，甚至可以检测声音。这种纤维比人的头发薄100倍，直径约1-3微米，透光率超过95%。研究人员开发出的纤维可以由任何一种材料制成，纤维有一个聚乙烯氧化物（PEO）的护套，用作保护绝缘体。使用类似3D的打印方法，将用于制造纤维的水溶液通过喷嘴挤压到接触垫上，并且通过加热和拉伸，可以将纤维拉伸到第二个接触垫上。

图片来源：Science Advances

这些纤维是如何作为传感器工作的？

导电纤维，如果用于网状阵列，可以检测空气中的水分，其电阻与空气中的相对湿度成正比。由于呼出的气体含有大量的水分（相对湿度在85%到95%之间），纤维可以用来检测呼吸循环。传统的呼吸传感器需要胸部的扩张和收缩，这对于日常使用并不理想，标准湿度传感器需要数十秒来响应环境湿度的变化。然而，研究人员生产的湿度传感器的响应速度要快得多。虽然纤维本身在精确的湿度值上可能不够精确，但它们能够检测到快速的呼吸循环。

这些纤维有什么用途？

根据研究人员的说法，纤维能够快速检测空气湿度的变化，可以使口罩与智能技术相结合。这种口罩可以检测到它的有效性，以及是否应该警告用户潜在的暴露。由于口罩的暴露是双向的（也就是说，空气可以在没有过滤的情况下进出），使用这种传感器可以帮助保护佩戴者和大众。快速响应湿度变化的能力也允许纤维用作医疗设备中使用的生物传感器。佩戴者的呼吸频率可以很容易地被确定，这可以提供关于吸氧量、潜在疾病和一般健康跟踪的结论。

这种纤维的使用也为可穿戴电子产品的世界开辟了一条新的途径，可以将传感器和设备用编织材料轻松地连接在一起。可穿戴电子产品面临的最大挑战之一是需要容易磨损而不被人注意到的设备，但大多数现代电子产品都是基于脊状、柔性元件和电路板。这种纤维，如果集成到衣服中，不仅可以让衣服提供感官数据，而且还可以提供与衣服集成的各种组件和电路的连接。