Harvard Araştırmacıları Yumuşak Robotlar ve Akıllı Giysiler İçin Kendi Enerjisini Üreten Bir Sensör Geliştirdi

Harvard John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu (SEAS) araştırmacıları, yumuşak, esnek, kendi enerjisini üreten bir termometre geliştirdiler. Bu termometre, akıllı robotlar ve esnek elektroniklere entegre edilebilir.

Araştırma, Ulusal Bilim Akademisi Bildirileri‘nde yayınlandı.

Zhigang Suo, SEAS’ta Allen E. ve Marilyn M. Puckett Mekanik ve Malzeme Profesörlüğü kürsüsünün sahibi ve makalenin kıdemli yazarıdır.

“Yüksek duyarlılık ve hızlı tepki süresine sahip yumuşak sıcaklık sensörleri geliştirdik, bu da sağlık, mühendislik ve eğlence sektörlerinde yeni insan-makine arayüzleri ve yumuşak robotlar oluşturmak için yeni olanaklar sunuyor” dedi Suo.

Termometrenin Yapısı

Termometre üç parçadan oluşur: bir elektrolit, bir elektrot ve bunları ayıran bir dielektrik malzeme. Elektrolit/dielektrik arayüzü iyonları biriktirir ve dielektrik/elektrot arayüzü elektronları biriktirir.

Bu iki arayüz arasındaki yük dengesizliği, elektrolit içinde bir iyon bulutu oluşturur. Bu iyon bulutu daha sonra kalınlığını değiştirir ve sıcaklık değiştiğinde voltaj oluşturur. Voltaj sıcaklığa duyarlıdır, ancak esnemeye duyarlı değildir.

Sensörün Özelleştirilmesi

Yecheng Wang, SEAS’ta doktora sonrası araştırmacı ve makalenin ilk yazarı.

“Tasarım çok basit olduğu için, sensörü özelleştirmek için birçok farklı yol var, bu da uygulamaya bağlı” dedi Wang. “Farklı malzemeleri, farklı şekillerde düzenleyebilir ve farklı görevler için optimize edebilirsiniz.”

Araştırmacılar, elektrolit, dielektrik ve elektrotu farklı konfigürasyonlarda düzenleyerek, sıcaklık sensörü için dört farklı tasarım oluşturdular. İlk olarak sensörü bir yumuşak tutucu içine entegre ettiler ve daha sonra sıcak, katı haşlanmış bir yumurtanın sıcaklığını ölçtüler. Sensörler geleneksel termoelektrik termometrelerden daha duyarlıydı ve 10 milisaniye içinde sıcaklık değişikliklerine tepki verdiler.

“Bu sensörlerin küçük, stabil ve hatta şeffaf olabileceğini gösterdik” dedi Wang.

Termometre, kullanılan malzemeye bağlı olarak 200 derece Celsius’e kadar veya -100 derece Celsius’e kadar sıcaklık ölçümü yapabilir.

“Bu yüksek oranda özelleştirilebilir platform, her şeyin ve herkesin internetini mümkün kılmak ve geliştirmek için yeni gelişmelere yol açabilir” dedi Suo.