Harvardin tutkijat kehittivät itse virtansa tuottavan anturin pehmeille roboteille ja älyvaatteille

Harvardin John A. Paulsonin insinööri- ja soveltavien tieteiden korkeakoulun (SEAS) tutkijat ovat kehittäneet pehmeän, venyvän, itse virtansa tuottavan lämpömittarin, jota voidaan käyttää älyrobotiikassa ja venyvässä elektroniikassa.

Tutkimus on julkaistu Proceedings of the National Academy of Sciences -julkaisussa.

Zhigang Suo on Allen E. ja Marilyn M. Puckettin professori mekaniikassa ja materiaaleissa SEAS:ssa ja tutkimuksen seniorkirjoittaja.

“Olemme kehittäneet pehmiä lämpöantureita, joilla on suuri herkkyys ja nopea reagointiaika, mikä avaa uusia mahdollisuuksia luoda uusia ihmisen ja koneen välisiä liittymiä ja pehmiä roboteja terveydenhuollossa, insinööritieteessä ja viihteessä”, sanoi Suo.

Lämpömittarin rakenne

Lämpömittarissa on kolme osaa: elektrolyytti, elektrodi ja eriste, joka erottaa ne toisistaan. Elektrolyytin ja eristeiden välinen rajapinta kerää ioneja, ja eristeiden ja elektrodien välinen rajapinta kerää elektroneja.

Tämä varausten epätasapaino johtaa ioni-pilveen elektrolyytissä. Tämä ioni-pilvi muuttaa paksuuttaan ja tuottaa jännitettä, kun lämpötila muuttuu. Vaikka jännite on herkkä lämpötilalle, se on epäherkkä venymiselle.

Anturin mukauttaminen

Yecheng Wang on post doc -tutkija SEAS:ssa ja tutkimuksen ensisijainen kirjoittaja.

“Koska suunnittelu on niin yksinkertainen, on monia eri tapoja mukauttaa anturia, riippuen sovelluksesta”, sanoi Wang. “Voit valita eri materiaaleja, järjestää ne eri tavoilla ja optimoida ne eri tehtäviin.”

Tutkijat voivat järjestää elektrolyytin, eristeiden ja elektrodit eri konfiguraatioissa, mikä johti neljään eri lämpöanturin suunnitelmaan. He testasivat sitä ensin integroimalla anturin pehmeään tarttujaan ja mittaamalla kuuman, kovaksi keitetyn munan lämpötilaa. Anturit olivat herkempiä kuin perinteiset termosähköiset lämpömittarit, ja ne pystyivät reagoimaan lämpötilan muutoksiin 10 millisekunnissa.

“Osoitimme, että näitä antureita voidaan tehdä pieniksi, stabiileiksi ja jopa läpinäkyviksi”, sanoi Wang.

Lämpömittari voi mitata lämpötiloja jopa 200 celsiusasteeseen asti tai alimmillaan −100 celsiusasteeseen, riippuen käytetyistä materiaaleista.

“Tämä erittäin mukautuva alusta voi johtaa uusiin kehityksiin, joilla voidaan mahdollistaa ja parantaa kaiken ja kaikkien internetiä”, sanoi Suo.