Исследователи Гарварда разработали датчик с собственным питанием для мягких роботов и умной одежды

Исследователи Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) разработали мягкий, растяжимый, термометр с собственным питанием, который можно интегрировать в умных роботов и растяжимую электронику.

Исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Чжиган Суо — обладатель профессорской кафедры Аллена Э. и Мэрилин М. Пакетт по механике и материаловедению в SEAS и старший автор статьи.

“Мы разработали мягкие температурные датчики с высокой чувствительностью и быстрым временем отклика, открывая новые возможности для создания новых интерфейсов человека и машины и мягких роботов в здравоохранении, инженерии и развлечениях”, – сказал Суо.

Структура термометра

Термометр состоит из трех частей: электролита, электрода и диэлектрического материала, который их разделяет. Электролит/диэлектрический интерфейс накапливает ионы, а диэлектрический/электродный интерфейс накапливает электроны.

Из-за разницы зарядов между двумя интерфейсами образуется ионное облако в электролите. Это ионное облако затем меняет толщину и генерирует напряжение при изменении температуры. Хотя напряжение чувствительно к температуре, оно не чувствительно к растяжению.

Настройка датчика

Ечэн Ван – постдокторант в SEAS и первый автор статьи.

“Поскольку конструкция так проста, существует множество способов настроить датчик в зависимости от применения”, – сказал Ван. “Вы можете выбрать разные материалы, расположенные разными способами и оптимизированные для разных задач.”

Исследователи могли расположить электролит, диэлектрик и электрод в разных конфигурациях, что привело к четырем вариантам конструкции температурного датчика. Они протестировали его, сначала интегрировав датчик в мягкий захват, а затем измерив температуру горячего яйца, сваренного вкрутую. Датчики были более чувствительными, чем традиционные термоэлектрические термометры, и они могли реагировать на изменения температуры в течение 10 миллисекунд.

“Мы продемонстрировали, что эти датчики могут быть сделаны небольшими, стабильными и даже прозрачными”, – сказал Ван.

Термометр может измерять температуры до 200 градусов Цельсия или до -100 градусов Цельсия, в зависимости от используемых материалов.

“Эта высоко настраиваемая платформа может стать началом новых разработок для улучшения интернета всего и всех”, – сказал Суо.