Les chercheurs de Harvard développent un capteur auto-alimenté pour les robots mous et les vêtements intelligents

Les chercheurs de l’école d’ingénierie et de sciences appliquées Harvard John A. Paulson (SEAS) ont développé un thermomètre mou, étirable et auto-alimenté qui peut être intégré dans des robots intelligents et des dispositifs électroniques étirables.

La recherche a été publiée dans les Proceedings de l’Académie nationale des sciences.

Zhigang Suo est titulaire de la chaire Allen E. et Marilyn M. Puckett de mécanique et de matériaux à SEAS et auteur senior de l’article.

“Nous avons développé des capteurs de température mous avec une grande sensibilité et un temps de réponse rapide, ouvrant de nouvelles possibilités pour créer de nouvelles interfaces homme-machine et des robots mous dans les domaines de la santé, de l’ingénierie et du divertissement”, a déclaré Suo.

Structure du thermomètre

Le thermomètre est composé de trois parties : un électrolyte, une électrode et un matériau diélectrique qui les sépare. L’interface électrolyte/diélectrique accumule des ions, et l’interface diélectrique/électrode accumule des électrons.

Avec le déséquilibre de charge entre les deux, il en résulte un nuage ionique dans l’électrolyte. Ce nuage ionique change d’épaisseur et génère une tension lorsque la température change. Alors que la tension est sensible à la température, elle est insensible à l’étirement.

Personnalisation du capteur

Yecheng Wang est un chercheur postdoctoral à SEAS et premier auteur de l’article.

“Parce que la conception est si simple, il existe de nombreuses façons différentes de personnaliser le capteur, en fonction de l’application”, a déclaré Wang. “Vous pouvez choisir différents matériaux, disposés de différentes manières et optimisés pour différentes tâches.”

Les chercheurs ont pu disposer l’électrolyte, le diélectrique et l’électrode dans différentes configurations, ce qui a donné lieu à quatre conceptions pour le capteur de température. Ils l’ont testé en l’intégrant d’abord dans un préhenseur mou avant de mesurer la température d’un œuf dur chaud. Les capteurs étaient plus sensibles que les thermomètres thermoélectriques traditionnels et pouvaient répondre aux changements de température en 10 millisecondes.

“Nous avons démontré que ces capteurs peuvent être petits, stables et même transparents”, a déclaré Wang.

Le thermomètre peut mesurer des températures allant jusqu’à 200 degrés Celsius ou aussi basses que -100 degrés Celsius, selon les matériaux utilisés.

“Cette plate-forme hautement personnalisable pourrait ouvrir de nouvelles voies pour permettre et améliorer l’internet de toutes choses et de tous”, a déclaré Suo.