Badacze z Harvardu opracowali samozasilający się czujnik dla miękkich robotów i inteligentnej odzieży

Naukowcy z Wydziału Inżynierii i Nauk Stosowanych im. Johna A. Paulsona na Uniwersytecie Harvardzkim opracowali miękki, rozciągliwy, samozasilający się termometr, który może być zintegrowany z inteligentnymi robotami i rozciągliwą elektroniką.

Badania zostały opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences.

Zhigang Suo zajmuje na SEAS stanowisko profesora mechaniki i materiałów im. Allena E. i Marilyn M. Puckettów oraz jest starszym autorem artykułu.

“Opracowaliśmy miękkie czujniki temperatury o wysokiej czułości i krótkim czasie reakcji, otwierając nowe możliwości tworzenia nowych interfejsów człowiek-maszyna i miękkich robotów w ochronie zdrowia, inżynierii i rozrywce,” powiedział Suo.

Struktura termometru

Termometr składa się z trzech części: elektrolitu, elektrody i materiału dielektrycznego, który je oddziela. Interfejs elektrolit/dielektryk gromadzi jony, a interfejs dielektryk/elektroda gromadzi elektrony.

W wyniku niezrównoważenia ładunku między nimi powstaje chmura jonowa w elektrolicie. Chmura ta zmienia grubość i generuje napięcie, gdy temperatura się zmienia. Podczas gdy napięcie jest wrażliwe na temperaturę, jest niewrażliwe na rozciąganie.

Dostosowywanie czujnika

Yecheng Wang jest stażystą podoktorskim na Wydziale Inżynierii i Nauk Stosowanych im. Johna A. Paulsona i pierwszym autorem artykułu.

“Ponieważ konstrukcja jest tak prosta, istnieje wiele różnych sposobów dostosowania czujnika, w zależności od zastosowania,” powiedział Wang. “Można wybrać różne materiały, układane w różny sposób i optymalizowane dla różnych zadań.”

Naukowcy mogli układać elektrolit, dielektryk i elektrodę w różnych konfiguracjach, co dało cztery projekty czujnika temperatury. Przetestowali go, integrując najpierw czujnik z miękkim chwytakiem, a następnie mierząc temperaturę gorącego, gotowanego jajka. Czujniki były bardziej czułe niż tradycyjne termoelektryczne termometry i były w stanie reagować na zmiany temperatury w ciągu 10 milisekund.

“Udowodniliśmy, że te czujniki mogą być małe, stabilne i nawet przeźroczyste,” powiedział Wang.

Termometr może mierzyć temperatury do 200 stopni Celsjusza lub tak niskie, jak -100 stopni Celsjusza, w zależności od materiałów użytych.

“Ta wysoko dostosowywalna platforma może zapoczątkować nowe rozwiązania, które umożliwią i poprawią internet wszystkiego i wszystkich,” powiedział Suo.