Harvard-forskere udvikler selvdrivende sensor til bløde robotter og intelligente tekstiler

Forskere ved Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) har udviklet en blød, strækbar, selvdrivende termometer, der kan integreres i intelligente robotter og strækbar elektronik.

Forskningen er offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences.

Zhigang Suo er en Allen E. og Marilyn M. Puckett Professor of Mechanics and Materials ved SEAS og senior forfatter af artiklen.

“Vi har udviklet bløde temperatursensorer med høj følsomhed og hurtig respons tid, hvilket åbner nye muligheder for at skabe nye menneske-maskine-grænseflader og bløde robotter i sundhedssektoren, ingeniørvidenskab og underholdning,” sagde Suo.

Termometerets struktur

Termometeret består af tre dele: en elektrolyt, en elektrode og et dielektrisk materiale, der adskiller dem. Elektrolyt/dielektrisk grænseflade akkumulerer ioner, og dielektrisk/elektrodisk grænseflade akkumulerer elektroder.

Med ladningsubalancen mellem de to resulterer det i en ionisk sky i elektrolytten. Denne ioniske sky ændrer tykkelse og genererer spænding, når temperaturen ændres. Mens spændingen er følsom over for temperatur, er den uafhængig af stræk.

Tilpasse sensoren

Yecheng Wang er en postdoc ved SEAS og første forfatter af artiklen.

“Fordi designet er så enkelt, er der så mange forskellige måder at tilpasse sensoren på, afhængigt af anvendelsen,” sagde Wang. “Du kan vælge forskellige materialer, arrangeret på forskellige måder og optimeret til forskellige opgaver.”

Forskerne kunne arrangere elektrolytten, dielektrikken og elektroden i forskellige konfigurationer, hvilket resulterede i fire designs for temperatursensoren. De testede det ved først at integrere sensoren i en blød griber og derefter måle temperaturen af en varm, hårdkogt æg. Sensorerne var mere følsomme end traditionelle termoelektriske termometre og kunne reagere på ændringer i temperatur inden for 10 millisekunder.

“Vi har demonstreret, at disse sensorer kan laves små, stabile og endda gennemsigtige,” sagde Wang.

Termometeret kan måle temperaturer op til 200 grader Celsius eller så kold som -100 grader Celsius, afhængigt af hvilke materialer der bruges.

“Denne højtilpassede platform kan føre til nye udviklinger, der kan aktivere og forbedre internettet for alt og alle,” sagde Suo.