하버드 연구진, 소프트 로봇 및 스마트 의류를 위한 자가 전원 센서 개발

하버드 존 A. 폴슨 공과대학 및 응용과학 학교(SEAS)의 연구진은 스마트 로봇과 늘어나는 전자 장치에 통합할 수 있는 부드럽고 신축성 있는 자체 전원 온도계를 개발했습니다.

이 연구는 미국 국립과학원회보에 발표되었습니다.

Zhigang Suo는 SEAS의 Allen E. 및 Marilyn M. Puckett 기계 및 재료 공학 교수이자 논문의 선임 저자입니다.

“우리는 높은 감도와 빠른 응답 시간을 갖는 소프트 온도 센서를 개발하여 의료, 공학 및 엔터테인먼트 분야에서 새로운 인간-기계 인터페이스와 소프트 로봇을 만들 수 있는 새로운 가능성을 열었습니다.”라고 Suo는 말했습니다.

온도계의 구조

온도계는 세 부분으로 구성되어 있습니다. 전해질, 전극, 및 전해질과 전극을 분리하는 유전체 물질입니다. 전해질/유전체 인터페이스에서 이온이 축적되고, 유전체/전극 인터페이스에서 전자가 축적됩니다.

두 계면 사이의 전하 불균형으로 인해 전해질에 이온 구름이 형성되고, 온도가 변경되면 두께가 변경되고 전압이 발생합니다. 전압은 온도에 민감하지만 스트레치에는 민감하지 않습니다.

센서의 사용자 정의

Yecheng Wang은 SEAS의 포스닥 연구원이며 논문의 제1저자입니다.

“설계가 매우 간단하기 때문에 용도에 따라 센서를 맞춤 제작하는 방법이 다양합니다. 서로 다른 재료를 선택하고 다양한 방식으로 배치하여 서로 다른 작업에 맞게 최적화할 수 있습니다.”라고 Wang은 말했습니다.

연구진은 전해질, 유전체, 및 전극을 다양한 구성으로 배열하여 온도 센서를 4가지 디자인으로 만들었습니다. 이를 소프트 그립퍼에 통합하여 뜨거운 완숙 달걀의 온도를 측정했습니다. 센서는 전통적인 열전 온도계보다 더 민감했으며, 10 밀리초 이내에 온도 변경에 반응했습니다.

“우리는 이러한 센서가 작고, 안정적이고, 심지어 투명할 수 있다는 것을 보여주었습니다.”라고 Wang은 말했습니다.

온도계는 사용하는 재료에 따라 섭씨 200도까지의 높은 온도 또는 섭씨 -100도까지의 낮은 온도를 측정할 수 있습니다.

“이 고도로 사용자 정의 가능한 플랫폼은 모든 사람과 모든 것의 인터넷을 가능하게 하고 개선할 수 있는 새로운 개발을 가져올 수 있습니다.”라고 Suo는 말했습니다.