Mxenes可拉伸電子皮膚，爲軟外骨骼及機器人提供無線應變觸覺傳感器
新興的軟外骨骼迫切需要具有可調線性工作窗口的高性能應變傳感器，以實現高精度的控制回路。盡管如此，最新的應變傳感器仍需要進一步發展，以同時滿足多個傳感參數，包括高靈敏度，可靠的線性度和可調應變範圍。此外，迫切需要一種無線傳感系統來實現對軟外骨骼的實時便捷監測，但是很少進行研究。
在此，無線Ti 3 C 2 T xMXene應變傳感系統是通過在壓阻層上開發分層形態並將調制電阻集成到電路設計中，以及將傳感電路與近場通信（NFC）技術集成在一起而制造的。無線MXene傳感器系統可同時實現超高靈敏度（儀表系數≥14,000）和可靠的線性度（R 2在多個用戶指定的高應變工作窗口（130％至≥900％）內的≈≈0.99）。此外，無線傳感系統可以通過單個數據庫通道共同監視多段外骨骼的動作，從而大大減少了數據處理的負擔。最後，我們將無線，無電池的MXene電子皮膚與各種軟外骨骼相集成，以監控有助于手/腿康複的複雜動作。
由新加坡國立大學（NUS）組成的研究團隊在陳寶仁教授的帶領下開發的新型應變傳感器采用 稱爲MXenes的柔性，可拉伸和導電納米材料制成，具有超薄，無電池的特點，並且可以無線傳輸數據。具有這些期望的特性，新穎的應變傳感器可以潛在地用于廣泛的應用。與現有技術相比，在測量微小動量時靈敏度高10倍。
來自新加坡國立大學化學與生物分子工程系的陳教授助理解釋說：”傳統應變傳感器的性能一直受到所用傳感材料的性質的限制，並且用戶針對特定應用定制傳感器的選擇有限。在這項工作中，我們開發了一種控制MXenes表面紋理的簡便策略，這使我們能夠控制應變傳感器對各種軟外骨骼的傳感性能。這項工作中開發的傳感器設計原理將大大提高電子皮膚和軟機器人的性能。”
這些輕型應變傳感器的靈敏度是傳統技術的十倍，可以安裝到康複手套中，以提高其靈敏度和性能。
精密制造
可以很好地使用新型應變傳感器的領域之一是精密制造，其中機械臂用于執行複雜的任務，例如制造易碎産品（如微芯片）。
G1-2D傳感器的研制。制備了G1-2dps-MXene納米塗層收縮膜熱驅動過程中的表面不穩定性控制。然後將變形的ps-MXene納米塗層轉移到VHB基底上。
由NUS研究人員開發的這些應變傳感器可以塗在像電子皮膚一樣的機械手臂上，以測量拉伸時的細微運動。當沿著機械臂的關節放置時，這些應變傳感器可使系統精確地了解機械臂在移動多少以及它們相對于靜止狀態的當前位置。當前的現成應變傳感器沒有執行該功能所需的精度和靈敏度。
精密制造中使用的常規自動機械臂需要從不同角度對准它們的外部攝像頭，以幫助跟蹤其定位和運動。NUS團隊開發的超靈敏應變傳感器將通過提供精確動作的自動反饋（誤差範圍小于1度）來幫助改善機械臂的整體安全性，並且無需外部攝像頭，因爲它們可以跟蹤定位和運動，而無需任何視覺輸入。
“對于Realtek新加坡公司，很高興能與Chen Po-Yen助理教授及其在NUS的團隊合作開發適用于軟機器人和工業機器人手臂的無線傳感器模塊。我們與客戶共同開發的具有傳感器指定傳感性能的無線傳感器使機器人能夠進行高精度運動，並且反饋傳感數據可以無線傳輸，這與Realtek Singapore在無線智能工廠中的方法相結合。Realtek將繼續與NUS建立牢固的合作關系，我們期待將這些技術從實驗室推向市場。” Realtek新加坡董事長Yeh Po-Leh博士說。
可定制的超靈敏傳感器
技術突破是生産工藝的發展，這使NUS研究人員可以在寬信噪比高的工作範圍內創建高度可定制的超靈敏傳感器。
傳感器的工作窗口確定了它可以伸展的程度，同時仍保持其傳感質量，並且具有高信噪比意味著更高的精度，因爲傳感器可以區分機械臂的細微振動和微小運動。
通過這種生産過程，團隊可以將傳感器定制爲0％到900％之間的任何工作窗口，同時保持高靈敏度和信噪比。標准傳感器通常可以達到100％的範圍。通過將具有不同工作窗口的多個傳感器組合在一起，NUS研究人員可以創建單個超敏感傳感器，否則該傳感器將無法實現。
研究團隊花了兩年的時間開發出這一突破，並在ACS Nano科學期刊上發表了他們的工作（”具有超高靈敏度的軟Ti 3 C 2 T x MXene應變傳感器和指定用于軟骨骼的工作窗口”）。他們還擁有在軟機器人康複手套中使用軟骨骼的工作原型。
這些先進的柔性傳感器使我們的柔軟可穿戴機器人具有重要的能力，可以感知患者的運動表現，尤其是在運動範圍方面。這將最終使軟機器人更好地了解患者的能力，並爲他們的手部動作提供必要的幫助。”國大生物醫學工程系軟機器人實驗室負責人Raye Yeow副教授說。國家機器人技術研發計劃辦公室下的計劃。
機器人手術
該團隊還希望提高傳感器的功能，並與新加坡綜合醫院合作，探索其在軟外骨骼機器人中的應用以及在經口機器人手術中的手術機器人中的應用。
氣動雙波紋管折紙機器人的制造工藝。
軟腿外骨骼的制作工藝。
軟手外骨骼的制作工藝。
“作爲外科醫生，我們不僅依靠我們的視線，還依靠我們的觸覺來感覺到我們進行手術的身體內部區域。例如，癌變組織感覺與正常健康組織不同。通過在超長的機器人工具中添加超薄無線傳感模塊，我們可以在手無法觸及的區域進行操作，而無需進行開放式手術就可以”感覺”到組織的剛度。”高級Lim Chwee Ming博士說新加坡總醫院耳鼻咽喉頭頸外科顧問。