下一代软性机器人、智能服装和生物相容性医疗设备将需要集成的软性传感器，这些传感器可以随着设备或佩戴者拉伸和扭曲。传统传感器将面临挑战，因为它们使用的大多数组件都是刚性的。

近日，哈佛大学（Harvard）John A. Paulson工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员已经开发出一种软性、可拉伸的自供电温度计，它可以集成到可拉伸电子设备和软性机器人中。

SEAS的力学和材料学Allen E. and Marilyn M. Puckett教授、该论文的资深作者Zhigang Suo说：“我们开发了具有高灵敏度和快速响应时间的软性温度传感器，为在医疗保健、工程和娱乐领域开发新的人机交互接口和软性机器人提供了新的可能性。”

这项研究成果发表在Proceedings of the National Academy of Sciences期刊上。

图1 离子电子学测温法

研究人员开发的新型温度计由三个简单的部分组成：电解质、电极和将两者分开的电介质材料。电解质/电介质界面积聚离子，而电介质/电极界面积聚电子。两者之间的电荷不平衡在电解质中形成了离子云。当温度变化时，离子云的厚度发生变化，并产生电压。电压对温度变化灵敏，但对器件的拉伸不敏感。

SEAS博士后、该论文的第一作者Yecheng Wang说：“由于设计非常简单，因此根据应用的不同，有许多不同的方式来定制温度传感器。您可以选择不同的材料，以不同的方式排列，并针对不同的任务进行优化。”

图2 适用于曲面的可拉伸透明离子电子学温度计

通过将电解质、电介质和电极布置在不同的配置中，研究人员开发了四种温度传感器设计。在一项测试中，他们将温度传感器集成到一个软性夹具中，并测量了一个煮熟的热鸡蛋的温度。开发的传感器比传统的热电温度计更灵敏，可以在大约 10 ms内对温度变化做出响应。

Yecheng Wang说：“我们证明了这些温度传感器可以小型化并稳定运行，甚至可以制成透明的温度传感器。”

根据所使用的材料，开发的温度计可以测量200℃以上或-100℃以下的温度。

Zhigang Suo说：“这种高度可定制的平台可能带来新的发展，以实现和改善万物互联。”

这篇论文的共同作者包括Kun Jia、Shuwen Zhang、Hyeong Jun Kim、Yang Bai和Ryan C. Hayward。这项研究工作获得了美国国家科学基金会（National Science Foundation）通过哈佛大学材料研究科学与工程中心的部分支持（DMR2011754）。