Sensor de Deformação Miniatura à Base de Fibra com Resposta Rápida e Baixa Histerese

Resumo Sensores de deformação flexíveis e extensíveis estão em alta demanda no monitoramento de desempenho esportivo, monitoramento de saúde estrutural e aplicações biomédicas. No entanto, sensores macios extensíveis existentes, principalmente baseados em materiais poliméricos macios, frequentemente apresentam desvantagens, incluindo alta histerese, baixa durabilidade e resposta retardada. Para superar essas limitações, um sensor de fibra miniatura extensível composto por um núcleo extensível com fios condutores paralelos enrolados de forma apertada é introduzido. Este sensor de fibra é flexível e extensível, apresentando baixa histerese, uma resolução teórica notável de 0,015%, um tempo de resposta de <30 milissegundos e excelente estabilidade após extensos testes de ciclagem de mais de 16 000 ciclos. Para compreender e prever a resposta do sensor capacitivo do sensor proposto, uma expressão analítica é derivada e demonstrou ter boa concordância com os resultados experimentais e simulação numérica. O potencial do sensor de deformação como um dispositivo vestível é demonstrado pela incorporação em cintos, luvas e protetores de joelho. Além disso, o sensor pode expandir suas aplicações além de dispositivos vestíveis, como demonstrado por sua integração em sistemas de monitoramento de bexiga e cordas de segurança vital. O sensor é concebido para ter aplicações no campo de avaliações de desempenho esportivo, monitoramento de saúde e avaliações de segurança estrutural.