Harvard-forskere utvikler selvdrivende sensor for myke roboter og smarte klær

Forskere ved Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) har utviklet en myk, strekkbar, selvdrivende termometer som kan integreres i smarte roboter og strekkbare elektroniske enheter. 

Forskningen ble publisert 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 av artikkelen. 

“Vi har utviklet myke temperatursensorer med høy følsomhet og rask respons tid, åpner nye muligheter for å skape nye menneske-maskin grensesnitt og myke roboter i helse, ingeniørvitenskap og underholdning,” sa Suo.

Struktur på termometern

Termometern har tre deler: en elektrolytt, en elektrode og et dielektrisk materiale som skiller dem. Elektrolytt/dielektrisk grenseflaten akkumulerer ioner, og dielektrisk/electrode grenseflaten akkumulerer elektroder. 

Med ladningsubalansen mellom de to, resulterer det i en ionisk sky i elektrolytten. Denne ioniske skyen endrer tykkelse og genererer spenning når temperaturen endres. Mens spenningen er følsom for temperatur, er den uavhengig av strekk.

Tilpasse sensoren

Yecheng Wang er en postdoktor ved SEAS og første forfatter av artikkelen.

“Fordi designet er så enkelt, er det så mange forskjellige måter å tilpasse sensoren på, avhengig av applikasjonen,” sa Wang. “Du kan velge forskjellige materialer, arrangert på forskjellige måter og optimalisert for forskjellige oppgaver.”

Forskerne kunne arrangere elektrolytten, dielektrikum og elektroden i forskjellige konfigurasjoner, som resulterte i fire design for temperatursensoren. De testet det ved først å integrere sensoren i en myk griper før de målte temperaturen på en varm hardkokt egg. Sensorerne var mer følsomme enn tradisjonelle termoelektriske termometre, og de kunne respondere på endringer i temperatur innen 10 millisekunder.

“Vi demonstrerte at disse sensorerne kan lages små, stabile og til og med gjennomsiktige,” sa Wang.

Termometern kan måle temperaturer opp til 200 grader Celsius eller så kalde som -100 grader Celsius, avhengig av hvilke materialer som brukes. 

“Dette høyt tilpassbare plattform kan innføre nye utviklinger for å aktivere og forbedre internettet for alle og enhver,” sa Suo.