Новий датчик деформації

Протягом останніх десятиліть інженери-електронники досягли значного прогресу у створенні дедалі менших, гнучкіших і складніших датчиків, здатних вловлювати широкий спектр сигналів — від рухів людини до серцебиття та інших біологічних показників. Ці досягнення уможливили розробку нової електроніки, зокрема розумних годинників, біомедичних пристроїв для моніторингу здоров'я користувачів та інших носимих чи імплантованих систем.

Датчики деформації, які перетворюють механічну силу на електричні сигнали, є одними з найпоширеніших чутливих пристроїв в електронній промисловості, оскільки вони незамінні для відстеження як рухів людини, так і біологічних сигналів, пов'язаних зі здоров'ям. Хоча такі датчики вже вбудовані в багато електронних пристроїв, більшість наявних рішень може відстежувати рухи лише в одному напрямку.

Датчики, здатні точно вловлювати рухи та сили в кількох напрямках, можуть бути надзвичайно корисними, оскільки їх можна застосовувати в ширшому діапазоні сценаріїв. Крім того, такі датчики можна вбудовувати в наявні електронні пристрої для розширення їхніх функцій або покращення можливостей.

Нещодавно науковці з Пекінського університету розробили новий перспективний датчик деформації, який може виявляти деформації в кількох напрямках. Цей датчик, представлений у статті, опублікованій у журналі ACS Sensors, було виготовлено з використанням крихітних вуглецевих циліндричних структур, відомих як вуглецеві нанотрубки.

Дослідники вирощували вертикально вирівняні вуглецеві нанотрубки на тонкій кремнієвій пластині. Потім вони переносили цю пластину на надзвичайно гнучкий матеріал, який можна легко інтегрувати в носимі пристрої. Процес прокатування, застосований командою, уможливлює формування різних провідних шляхів (тобто маршрутів, якими може протікати електрика). Коли вони оцінили ефективність свого датчика, дослідники виявили, що він може з високою точністю вловлювати деформації в кількох напрямках.

Датчик демонструє чудові характеристики, зокрема широкий робочий діапазон (0−120%), високу чутливість (коефіцієнт підсилення = 126,6), короткий час відгуку (64 мілісекунди) та добру стабільність (понад 4000 циклів при деформації 40%). Ці характеристики датчика відповідають вимогам різних практичних сценаріїв і мають величезний потенціал для застосування в інтерфейсах взаємодії людини з комп'ютером, інтелектуальних роботах та моніторингу здоров'я в реальному часі.

У майбутньому новий датчик деформації, розроблений цією командою дослідників, можна буде вдосконалити та інтегрувати в широкий спектр електронних пристроїв. Зокрема, його можна використовувати для розробки досконаліших біомедичних пристроїв, розумних годинників, фітнес-трекерів, протезів кінцівок та роботизованих систем.