De onderzoekers 'integreerden het in een sportlegging', aldus de universiteit. “Door simpelweg op hun smartphone te kijken, konden testers zien wanneer ze hun limiet hadden bereikt en of ze een pauze moesten nemen.”
Dit is niet de eerste keer dat een capacitief detectiegaren is geconstrueerd, maar dit "garen is aanzienlijk gevoeliger voor minimale bewegingen. Zelfs een beetje uitrekken produceert duidelijk meetbare fluctuaties in de sensor's lading”, zei onderzoeker Tyler Cuthbert.
Er is veel experimenteel en theoretisch werk gestoken in het vinden van een structuur die deze eigenschap bereikt, die een garen produceerde waarvan één elektrode een relatief mollig geleidend elastomeer is (links-est), waaromheen dun geïsoleerd koperdraad – de andere elektrode – in een helix is gewikkeld. Bij het trekken wordt de koperdraad recht, bijt in het elastomeer en doet het uitpuilen tot een dikkere helix (sluit links).
Vetmesten bij uitrekken is zo ongewoon dat het effect zijn eigen naam heeft: 'auxetisch' gedrag.
"Capaciteitsverandering komt door een combinatie van de afstand tussen de elektroden en vervolgens de verandering in het gebied tussen de elektroden", vertelde Cuthbert aan Electronics Weekly. “Het auxetische karakter resulteert in een interactie tussen de twee elektroden in de vorm van verzwelging, wat weer resulteert in een groter gebied tussen de elektroden. De juiste combinatie van parameters – diameters, spoed en verhoudingen – resulteert in het verkrijgen van het auxetische karakter. Hierdoor kan het op zijn beurt een superieure gevoeligheid bereiken.
De theoretische greep was zodanig dat het team ook spiraalvormige combinaties ontwierp met bijna nul capaciteitsverandering als het dubbele helixgaren werd uitgerekt.
De laatste detectieconstructie was passief, met de aansluitingen van de detectie condensator rechtstreeks aangesloten op de uiteinden van een lusantenne (rechts), die uiteindelijk zou koppelen aan een telefoon.
Voor realistische tests is de sensor op nauwsluitende sportleggings genaaid (links), met de antenne gestikt met geleidende draad direct in de afvalband.
"Omdat de sensor zich zo dicht bij het lichaam bevindt, kunnen we lichaamsbewegingen heel precies vastleggen zonder dat de drager het merkt", zegt onderzoeker professor Carlo Menon.
Minder regelmatige passen en verkorte gang zijn indicatoren voor het begin van vermoeidheid bij hardlopers, zei ETH, en de sensing shorts konden deze situatie detecteren.
Het werk wordt behandeld in de grondige en duidelijk gepresenteerde paper 'HACS: Helical auxetic thread capacitive strain sensors with sensitivity beyond the theoretisch limit', gepubliceerd in Advanced Materials, en volledig beschikbaar zonder betaling.