Výzkumníci z Harvardu vyvinuli senzor s vlastním napájením pro měkké roboty a chytré oblečení

Výzkumníci na Harvardově škole inženýrství a aplikovaných věd Johna A. Paulsona (SEAS) vyvinuli měkký, natahovatelný teploměr s vlastním napájením, který lze integrovat do chytrých robotů a natahovatelné elektroniky.

Výzkum byl zveřejněn v Proceedings of the National Academy of Sciences.

Zhigang Suo je držitel profesury Allena E. a Marilyn M. Puckettových v oboru mechaniky a materiálů na SEAS a seniorní autor studie.

“Vyvinuli jsme měkké teplotní senzory s vysokou citlivostí a rychlou odezvou, což otevírá nové možnosti pro vytváření nových rozhraní mezi lidmi a stroji a měkkými roboty ve zdravotnictví, inženýrství a zábavě,” řekl Suo.

Struktura teploměru

Teploměr má tři části: elektrolyt, elektroda a dielektrický materiál, který je odděluje. Rozhraní elektrolyt/dielektrikum akumuluje ionty a rozhraní dielektrikum/elektroda akumuluje elektrony.

S nerovnováhou náboje mezi nimi vzniká iontový mrak v elektrolytu. Tento iontový mrak se mění tloušťkou a generuje napětí, když se mění teplota. Zatímco napětí je citlivé na teplotu, je necitlivé na protažení.

Přizpůsobení senzoru

Yecheng Wang je postdoktorandský výzkumník na SEAS a první autor článku.

“Protože design je tak jednoduchý, existuje mnoho různých způsobů, jak přizpůsobit senzor, v závislosti na aplikaci,” řekl Wang. “Můžete zvolit různé materiály, uspořádané různými způsoby a optimalizované pro různé úkoly.”

Výzkumníci mohli uspořádat elektrolyt, dielektrik a elektrodu v různých konfiguracích, což vedlo k čtyřem návrhům teplotního senzoru. Otestovali jej tak, že jej nejprve integrovali do měkkého gripperu a poté měřili teplotu horkého vejce uvařeného natvrdo. Senzory byly citlivější než tradiční termoelektrické teploměry a byly schopny reagovat na změny teploty do 10 milisekund.

“Prokázali jsme, že tyto senzory lze vyrobit malé, stabilní a dokonce i průhledné,” řekl Wang.

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

“Tato vysoce přizpůsobitelná platforma by mohla přinést nové rozvojové možnosti pro umožnění a zlepšení internetu všeho a všech,” řekl Suo.