reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© Evertiq Komponenty | 17 kwietnia 2019

Superczułe czujniki ciśnieniowe, cienkie i tanie

Francuscy naukowcy opracowali niezwykły materiał, który posłużyć może do budowy tanich i ultraczułych sensorów ciśnieniowych (nacisku). Posłużyć mogą do mierzenia ciśnienia krwi, albo jako skóra dla robotów, np. chirurgicznych.

Francuscy naukowcy z CNRS opracowali innowacyjne, cienkie pojemnościowe czujniki ciśnieniowe, wykorzystując do tego proste procesy i tanie materiały. Posłużono się specjalnie przygotowaną węglową pianką elastomerową o wyjątkowej czułości ciśnieniowej, jak podają twórcy. Szczegóły techniczne stojące za tym przedstawiono w publikacji pod tytułem „Polymeric foams for flexible and highly sensitive low-pressure capacitive sensors”, która ukazało się w magazynie Nature Flexible Electronics. Twórcy zaprojektowali piankę kompozytową, w której porach zamknięte zostały przewodzącej cząsteczki sadzy. Zaprojektowany materiał kompozytowy opracowano przy pomocy metody emulsji wody-w-oleju. Dzięki niej wodna emulsja kropelek węglowych (sadzy – CB) jest rozproszona w matrycy PDMS, przed jej utwardzeniem. Odparowanie wody po utwardzeniu polimeru pozostawia elastomeryczną strukturę z kulistymi porami pokrytymi cząstkami węglowymi CB. Tak utworzona kompozytowa pianka jest następnie osadzana pomiędzy dwoma paskami przewodzącego filmu węglowego, który działa jako elektroda odpowiednio górna i dolna. Tworzy się w ten sposób kompletny czujnik pojemnościowy. Naukowcy eksperymentowali z różnymi stężeniami węglowymi (sadzy), stężeniami dyspersyjnymi i grubością materiału i odkryli, że najlepszą czułość uzyskuje się przy 10% CB w piance o grubości 1.2 mm. Czułość pomiaru ciśnieniowego sięgać ma 35.1 kPa-1 w zakresie od 0 do 0.2 kPa, a także 6.6 kPa-1 w zakresie od 0.2 do 1.5 kPa. Co również ważne, dzięki wysokiej pojemności, pomiary można sprawnie odczytywać za pomocą tańszych układów elektronicznych, co dodatkowo redukuje koszt gotowego rozwiązania. Co więcej, dziać się tak może bez dodatkowego wzmacniania sygnału. Wymaga się jedynie obciążenia 1 V. A ze względu na dużą responsywność materiału, czujnik zużywa jedynie 100 nW przy pomiarach 1 kPa, wykazując oporność na poziomie 10 MΩ. Tego typu rzędy wielkości zapewniać mają dużo większą wydajność, niż ich krzemowe piezoeletryczne odpowiedniki, jak podają twórcy. Czujniki wykorzystać można na wiele sposobów. Jednym z nich może być tworzenie ultra-czułych sensorów monitorujących puls i ciśnienie krwi, po przyłożeniu ich np. do nadgarstka. Dobrze też odnajdą się jako sztuczna skóra w robotyce (np. w robotach chirurgicznych). © Nature
reklama
reklama
Załaduj więcej newsów
November 12 2019 07:31 V14.7.10-2