Ερευνητές του Χάρβαρντ Ανάπτυξαν Αυτονομημένο Αισθητήρα για Μαλακά Ρομπότ και Έξυπνα Ρούχα

Ερευνητές στο Χάρβαρντ Τζον Α. Πόλσον Σχολή Μηχανικής και Εφαρμοσμένων Επιστημών (SEAS) έχουν αναπτύξει ένα μαλακό, ελαστικό, αυτονομημένο θερμόμετρο που μπορεί να ενσωματωθεί σε έξυπνα ρομπότ και ελαστικές ηλεκτρονικές συσκευές.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών.

Ο Zhigang Suo είναι καθηγητής Μηχανικής και Υλικών στο SEAS και senior συγγραφέας του εγγράφου.

“Έχουμε αναπτύξει μαλακούς αισθητήρες θερμοκρασίας με υψηλή ευαισθησία και γρήγορη время απόκρισης, ανοίγοντας νέες δυνατότητες για τη δημιουργία νέων διεπαφών ανθρώπου-μηχανής και μαλακών ρομπότ στην υγεία, τη μηχανική και το ψυχαγωγία,” είπε ο Suo.

Δομή του Θερμόμετρου

Το θερμόμετρο έχει τρία μέρη: ένα ηλεκτρολύτη, ένα ηλεκτρόδιο και ένα διαηλεκτρικό υλικό που τα χωρίζει. Η διεπαφή ηλεκτρολύτη/διαηλεκτρικού συσσωρεύει ιόντα, και η διεπαφή διαηλεκτρικού/ηλεκτροδίου συσσωρεύει ηλεκτρόδια.

Με την αταξία φορτίου μεταξύ των δύο, προκύπτει một ιονικό σύννεφο στο ηλεκτρολύτη. Αυτό το ιονικό σύννεφο αλλάζει πάχος και γεννάει τάση όταν η θερμοκρασία αλλάζει. Ενώ η τάση είναι ευαίσθητη στη θερμοκρασία, είναι αδιάφορη στη διαστολή.

Προσαρμογή του Αισθητήρα

Ο Yecheng Wang είναι μεταδιδακτορικός ερευνητής στο SEAS και πρώτος συγγραφέας του εγγράφου.

“Επειδή ο σχεδιασμός είναι τόσο απλός, υπάρχουν τόσοι διαφορετικοί τρόποι για να προσαρμόσετε τον αισθητήρα, ανάλογα με την εφαρμογή,” είπε ο Wang. “Μπορείτε να επιλέξετε διαφορετικά υλικά, διατεταγμένα με διαφορετικούς τρόπους και βελτιστοποιημένα για διαφορετικές εργασίες.”

Οι ερευνητές μπορούσαν να διατάξουν τον ηλεκτρολύτη, το διαηλεκτρικό και το ηλεκτρόδιο σε διαφορετικές διατάξεις, που οδήγησαν σε τέσσερις σχεδιασμούς για τον αισθητήρα θερμοκρασίας. Το έ-tested πρώτα ενσωματώνοντας τον αισθητήρα σε ένα μαλακό γρίπερ πριν μετρήσει τη θερμοκρασία ενός ζεστού βρασμένου αυγού. Οι αισθητήρες ήταν πιο ευαίσθητοι από τους παραδοσιακούς θερμοηλεκτρικούς θερμόμετρους και ήταν σε θέση να ανταποκριθούν σε αλλαγές θερμοκρασίας μέσα σε 10 χιλιοστά του δευτερολέπτου.

“Αποδείξαμε ότι αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να γίνουν μικροί, σταθεροί και ακόμη και διαφανείς,” είπε ο Wang.

Το θερμόμετρο μπορεί να μετρήσει θερμοκρασίες μέχρι 200 βαθμούς Κελσίου ή τόσο κρύες όσο -100 βαθμοί Κελσίου, ανάλογα με τα υλικά που χρησιμοποιούνται.

“Αυτή η υψηλά προσαρμόσιμη πλατφόρμα θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες εξελίξεις για να ενεργοποιήσει και να βελτιώσει το διαδίκτυο του παντός και όλων,” είπε ο Suo.