นักวิจัยฮาร์วาร์ดพัฒนาเซ็นเซอร์ที่จ่ายพลังงานให้ตัวเองสำหรับหุ่นยนต์แบบอ่อนและเสื้อผ้าอัจฉริยะ

นักวิจัยจากคณะวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประยุกต์ John A. Paulson แห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด (SEAS) ได้พัฒนาเทอร์โมมิเตอร์ที่อ่อนนุ่ม ยืดได้ และจ่ายพลังงานให้ตัวเองได้ ซึ่งสามารถรวมเข้ากับหุ่นยนต์สมาร์ทและอิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นได้

การวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน Proceedings of the National Academy of Sciences.

Zhigang Suo ดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์ด้านกลศาสตร์และวัสดุในนาม Allen E. และ Marilyn M. Puckett ที่ SEAS และเป็นผู้เขียนอาวุโสของเอกสารวิจัย

“เราได้พัฒนาเซ็นเซอร์อุณหภูมิที่มีความไวสูงและตอบสนองอย่างรวดเร็ว ซึ่งเปิดโอกาสใหม่ๆ สำหรับการสร้างอินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์และเครื่องจักรและหุ่นยนต์แบบอ่อนในด้านการแพทย์, วิศวกรรม และความบันเทิง” Suo กล่าว

โครงสร้างของเทอร์โมมิเตอร์

เทอร์โมมิเตอร์มีส่วนประกอบสามส่วน: อิเล็กโทรไลต์, อิเล็กโทรด์ และวัสดุไดอิเล็กทริกที่แยกพวกมัน อินเทอร์เฟซระหว่างอิเล็กโทรไลต์และไดอิเล็กทริกจะสะสมไอออน และอินเทอร์เฟซระหว่างไดอิเล็กทริกและอิเล็กโทรด์จะสะสมอิเล็กตรอน

ด้วยความไม่สมดุลของประจุระหว่างทั้งสองส่วน ทำให้เกิดเมฆไอออนในอิเล็กโทรไลต์ เมฆไอออนนี้จะเปลี่ยนความหนาและสร้างแรงดันเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง แม้ว่าแรงดันจะไวต่ออุณหภูมิ แต่ก็ไม่ไวต่อการยืด

การปรับแต่งเซ็นเซอร์

Yecheng Wang เป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ SEAS และเป็นผู้เขียนคนแรกของบทความวิจัย

“เนื่องจากการออกแบบนี้เรียบง่ายมาก มีหลายวิธีในการปรับแต่งเซ็นเซอร์ขึ้นอยู่กับการใช้งาน” Wang กล่าว “คุณสามารถเลือกวัสดุอื่นๆ และจัดเรียงวัสดุเหล่านั้นในหลายรูปแบบและปรับให้เหมาะสมกับงานต่างๆ”

นักวิจัยสามารถจัดเรียงอิเล็กโทรไลต์, ไดอิเล็กทริก และอิเล็กโทรด์ในหลายรูปแบบ ซึ่งนำไปสู่การออกแบบเซ็นเซอร์อุณหภูมิ 4 แบบ พวกเขาทดสอบเซ็นเซอร์โดยรวมเข้ากับกริปเปอร์แบบอ่อนก่อนวัดอุณหภูมิของไข่ต้มสุกที่ร้อน เซ็นเซอร์เหล่านี้มีความไวมากกว่าเทอร์โมมิเตอร์เทอร์โมอิเล็กทริกแบบดั้งเดิม และสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิภายใน 10 มิลลิวินาที

“เราได้แสดงให้เห็นว่าเซ็นเซอร์เหล่านี้สามารถทำให้เล็ก, มั่นคง และแม้กระทั่งโปร่งใส” Wang กล่าว

เทอร์โมมิเตอร์สามารถวัดอุณหภูมิได้สูงถึง 200 องศาเซลเซียส หรือต่ำถึง -100 องศาเซลเซียส ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้

“แพลตฟอร์มที่มีความสามารถในการปรับแต่งสูงนี้อาจนำไปสู่การพัฒนาที่จะช่วยให้และปรับปรุงอินเทอร์เน็ตของทุกสิ่งทุกอย่างและทุกคน” Suo กล่าว