사람과 로봇을 위한 저렴하고 효과적인 유연성 피에조센서의 새로운 시대가 열리다

Seoul일본의 연구진이 인간과 로봇의 움직임을 추적할 수 있는 새로운 유연 센서를 개발했습니다. 주요 혁신은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 얇은 섬유에 도파민을 혼합하여 만든 신소재입니다. 이 신소재는 기존 옵션보다 성능이 더 뛰어나고 안정성이 더 높으며 비용도 저렴합니다. 이러한 개선은 의학, 의료, 로봇공학 분야에 크게 기여할 수 있습니다.

현재 많은 센서들이 비용 문제나 민감도의 부족 문제를 겪고 있습니다. 이 새로운 설계는 이러한 문제를 해결하기 위해 전기방사라는 제조 방법을 사용합니다. 이 방법은 강하고 균일한 PVDF 나노섬유 네트워크를 생성합니다. 이후, 매우 가는 PVDF 나노섬유가 이 네트워크에 추가됩니다.

이 새로운 센서의 특징은 다음과 같습니다:

• 비용 효율적인 생산
• 높은 민감도
• 향상된 안정성

이제 이 소재는 향상된 베타 결정 구조를 가지고 있어 PVDF 소재의 압전 효과를 강화하여 더 나은 센서 성능을 제공합니다. 연구진은 또한 전기방사 중 도파민을 추가하여 보호 코어-쉘 구조를 형성했습니다.

신슈대학교의 김익수 교수는 PVDF/도파민 복합막 센서가 매우 효과적으로 작동한다는 것을 발견했습니다. 이 센서는 1.5에서 40N 사이의 힘을 측정할 수 있으며, 특히 0에서 4N 사이의 작은 힘에 매우 민감했습니다. 또한 사용 중에도 내구성이 뛰어났습니다.

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이 센서들은 인간의 움직임을 측정하기 위한 착용 가능한 장치로 테스트되었습니다. 이 장치를 통해 다음과 같은 동작을 감지할 수 있었습니다:

• 손가락 두드리기
• 무릎과 팔꿈치 굽히기
• 발 구르기
• 말하기
• 손목 맥박

저렴한 대량 생산과 친환경 소재는 기술에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 건강 모니터링과 진단 분야뿐만 아니라 로봇 공학에도 영향을 줍니다.

휴머노이드 로봇, 예를 들어 테슬라의 "옵티머스"와 같은 로봇들이 더욱 발전하고 있습니다. 이들은 인간의 움직임을 모방하고 사람처럼 걸을 수 있습니다. 현재는 첨단 센서가 그들의 움직임을 추적하고 있지만, 새로운 나노섬유 기반의 압전 센서가 이를 대체할 수 있을 것입니다. 이 새로운 센서는 성능이 더 뛰어나고 비용도 더 적게 듭니다.

연구팀은 센서의 실용성을 높이기 위해 소재의 전기 출력을 향상시키는 것을 목표로 하고 있다. 이로 인해 유연한 전자 부품이 별도의 전원 없이 작동할 수 있을 것이다. 이러한 발전은 더 많은 자동화와 향상된 연결성을 향한 전환을 가속화할 수 있다.

이 새로운 센서 설계는 삶을 더욱 편안하고 지속 가능하게 만들 수 있습니다. 센서 기술의 이러한 발전은 우리가 일상생활에서 더 발전된 로봇과 착용 가능한 전자기기를 사용할수록 중요해지고 있습니다.