Nowa era elastycznych czujników piezoelektrycznych do monitorowania zdrowia ludzi i robotyki.

WarsawNaukowcy z Japonii opracowali nowy elastyczny czujnik, który pozwala monitorować ruchy zarówno u ludzi, jak i robotów. Główną innowacją jest nowy materiał stworzony z cienkich włókien fluorku poliwinylenidenu (PVDF) zmieszanych z dopaminą. Ten nowy materiał działa lepiej, jest bardziej stabilny i kosztuje mniej niż istniejące opcje. To ulepszenie może znacznie poprawić medycynę, opiekę zdrowotną i robotykę.

Wiele współczesnych czujników jest drogich lub mało czułych. Nowy projekt stara się rozwiązać te problemy, wykorzystując metodę produkcji zwaną elektroprzędzeniem. Metoda ta pozwala na wytworzenie mocnej i równej sieci nanowłókien z PVDF. Następnie do tej sieci dodawane są bardzo cienkie nanowłókna z PVDF.

Oto, co wyróżnia ten nowy czujnik:

• Niskie koszty produkcji
• Wysoka czułość
• Zwiększona stabilność

Materiał obecnie posiada ulepszoną strukturę krystaliczną beta, co wzmacnia efekt piezoelektryczny w materiałach PVDF, a to z kolei poprawia wydajność czujników. Naukowcy dodali również dopaminę podczas procesu elektroprzędzenia, co umożliwiło stworzenie ochronnej struktury powłoki rdzeniowej.

Profesor Ick Soo Kim z Uniwersytetu Shinshu odkrył, że kompozytowe czujniki membranowe PVDF z dopaminą działają niezwykle skutecznie. Te czujniki potrafią mierzyć siły w zakresie od 1,5 do 40 N, a także charakteryzują się dużą czułością na niewielkie siły, szczególnie między 0 a 4 N. Co więcej, są bardzo trwałe w trakcie użytkowania.

Zobacz również:

Dzisiaj · 07:03

Nowa naukowa perspektywa na ametystowe geody z Urugwaju

Przeprowadzono testy tych czujników jako urządzeń noszonych na ciele w celu pomiaru ruchów ludzkich. Potrafiły one wykrywać takie działania, jak:

• Stukanie palcami,
• Zginanie kolan i łokci,
• Tupanie stopą,
• Mówienie,
• Tętno na nadgarstku.

Tanie masowe wytwarzanie oraz zastosowanie materiałów przyjaznych dla środowiska mogą znacząco wpłynąć na technologię. Będzie to miało wpływ zarówno na monitorowanie zdrowia i diagnostykę, jak i na robotykę.

Humanoidalne roboty, takie jak "Optimus" od Tesli, stają się coraz bardziej zaawansowane. Potrafią naśladować ruchy ludzi i poruszać się jak oni. Obecnie ich ruchy śledzone są przez zaawansowane czujniki, ale nowe czujniki piezoelektryczne oparte na nanowłóknach mogą je zastąpić. Te nowe czujniki działają lepiej i są tańsze.

Zespół badawczy dąży do zwiększenia wydajności elektrycznej materiału, aby uczynić czujniki bardziej praktycznymi. To ulepszenie mogłoby pozwolić na działanie elastycznych elektronicznych elementów bez potrzeby dodatkowego źródła zasilania. Taki rozwój mógłby przyspieszyć przejście w kierunku większej automatyzacji i lepszej łączności.

Nowy projekt czujnika może sprawić, że życie stanie się bardziej komfortowe i zrównoważone. Ulepszenia w technologii czujników są istotne, gdyż coraz częściej korzystamy z zaawansowanych robotów i noszonych urządzeń elektronicznych na co dzień.