Výzkumníci z Harvardu vyvíjejí samonapájecí senzor pro měkké roboty a chytré oblečení

Výzkumníci z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) vyvinuli měkký, roztažitelný teploměr s vlastním pohonem, který lze integrovat do chytrých robotů a roztažitelné elektroniky. 

Výzkum byl publikován v roce 2007 Sborník Národní akademie věd.

Zhigang Suo je Allen E. a Marilyn M. Puckett profesorem mechaniky a materiálů na SEAS a hlavním autorem článku. 

„Vyvinuli jsme měkké teplotní senzory s vysokou citlivostí a rychlou dobou odezvy, což otevírá nové možnosti pro vytváření nových rozhraní člověk-stroj a měkkých robotů ve zdravotnictví, strojírenství a zábavě,“ řekl Suo.

Struktura teploměru

Teploměr má tři části: elektrolyt, elektrodu a dielektrický materiál, který je odděluje. Elektrolyt/dielektrické rozhraní akumuluje ionty a rozhraní dielektrikum/elektroda akumuluje elektrody. 

S nerovnováhou náboje mezi těmito dvěma vede k iontovému oblaku v elektrolytu. Tento iontový oblak pak mění tloušťku a generuje napětí, když se mění teplota. Zatímco napětí je citlivé na teplotu, není citlivé na protažení.

Přizpůsobení senzoru

Yecheng Wang je postdoktorandem na SEAS a prvním autorem článku.

„Protože je design tak jednoduchý, existuje tolik různých způsobů, jak přizpůsobit senzor v závislosti na aplikaci,“ řekl Wang. "Můžete si vybrat různé materiály, uspořádané různými způsoby a optimalizované pro různé úkoly."

Výzkumníci mohli uspořádat elektrolyt, dielektrikum a elektrodu v různých konfiguracích, což vedlo ke čtyřem návrhům teplotního senzoru. Testovali to tak, že nejprve integrovali senzor do měkkého chapadla, než změřili teplotu horkého vejce natvrdo. Senzory byly citlivější než tradiční termoelektrické teploměry a byly schopny reagovat na změny teploty do 10 milisekund.

"Ukázali jsme, že tyto senzory mohou být malé, stabilní a dokonce průhledné," řekl Wang.

Teploměr může měřit teploty až 200 stupňů Celsia nebo až -100 stupňů Celsia v závislosti na použitých materiálech. 

„Tato vysoce přizpůsobitelná platforma by mohla přinést nový vývoj, který umožní a zlepší internet všeho a všech,“ řekl Suo.