测量物体之间施加的力是一个复杂的过程，虽然听起来简单，但实际操作并不容易。任何两个接触在一起的物体都会相互施加一定的力，这可能是由于重力作用或者是机械接触，例如物体对平台的重量或者两个骨骼在人类膝关节处的接触。

为了更有效和便捷地进行这种力的测量，加州大学圣迭戈分校的研究团队研发了一种电子“贴纸”来协助测量这些现象。

可测量物体间的作用力

在许多情况下，了解一个物体对另一个物体施加了多大的力非常重要。研究人员设计了一种小而薄的贴纸来测量和传递这类数据，而不需要电线或电池。加州大学圣迭戈分校的科学家们正在开发这种名为 ForceSticker 的设备。除其他用途外，它还可用于监测仓库中堆叠包裹的重量，确保人工膝关节不会伤害邻近的软骨，甚至为机器人提供触觉。

ForceSticker 的核心是一个电容器，大小与米粒差不多。它由夹在两条导电铜条之间的柔软聚合物片组成。当对贴纸施加外力时，聚合物会压缩，从而使两根铜条相互靠近。这样，电容器的电荷量就会增加。

ForceSticker 的另一个主要部件是 RFID（射频识别）标签，它通过手持式 RFID 阅读器发出的无线电信号获得临时供电。该标签利用集成天线将修改后的信号传回阅读器--该信号现在包含有关链接电容器当前电荷水平的信息。然后，定制软件会将这些数据转换成外力的测量值。

通过改变电容器所用聚合物的软硬度，可以制造出灵敏度很高或灵敏度较低的 ForceSticker，前者适用于测量较小的力，后者适用于测量较大的力。在目前进行的测试中，灵敏度很高的贴纸被用来监测模型膝关节的受力情况，而灵敏度较低的贴纸则被用来监测放置在盒子里的各种大型物体的重量。

在这两种情况下，ForceStickers 在使用了 10000 多次力之后仍然有效。此外，用户最终还可以用智能手机代替专用的 RFID 阅读器。

功耗低，尺寸减小了一千倍

这些力量贴纸可以适应狭小的空间，因此适用于各种行业的多种应用。根据工程师的说法，这种装置可以用于膝关节植入，用以定量测量植入物对关节所施加的压力。监测这些力的变化对于评估植入物的适合性和磨损情况非常关键。

加州大学圣迭戈分校工程学院教授Dinesh Bharadia在学校的一份声明中表示：“人类天生拥有感知力量的内在能力。这赋予我们与周围环境无缝互动的能力，也让临床医生能够进行精细的外科手术。将这种感知力量的能力引入电子设备和医疗植入物领域可能会对许多行业带来革命性的变革。”

这些力量贴纸由两个主要部分组成。首先是一种几毫米厚、尺寸与米粒相当的小型电容器。另一个组件是射频识别（RFID）贴纸，类似于条形码，可以通过无线电波无线读取。在电容器的两个导电铜条之间放置了一层柔软的聚合物薄片，形成了电容器。当外部力作用于聚合物上时，聚合物会被压缩，导致铜条靠近，从而增加电容器内的电荷。

研究人员指出，由于施加的力导致电荷增加，这对于改变RFID标签所产生的信号变化非常重要。RFID读卡器远程监测这些变化，并将其转化为相应的力量数值。这种改变RFID信号的方法允许力量贴纸内的组件变得非常小，相比之前用于改变RFID信号的方法，其尺寸减小了一千倍。

与此同时，RFID贴纸通过一种称为反向散射的机制传输无线电信号，功耗非常低。它接收来自RFID读卡器的无线电信号，通过电容器引起的电荷变化对信号进行改变，然后将已改变的信号返回给读卡器，读卡器对其进行解析，并将其转换为相应的力量数值。因此，这种力量贴纸的能耗非常低。

据团队表示，在测试中，这些力量贴纸表现得非常坚固。它们能够抵抗超过10,000次的力的施加，同时保持准确性。此外，根据研究人员的说法，它们可以以非常低的成本生产，每张贴纸的成本不到2美元。

然而，这项技术也有其局限性，科学家指出这些力量贴纸只能在静态环境下正常工作，不适用于高度动态的情况。电子与计算机工程博士生和研究的合著者Agrim Gupta表示：“如果我们能够商业化这项技术，可以想象未来这些贴纸可以像创口贴一样廉价销售。”

文章来源： cnBeta，RFID世界网