Con la creciente importancia de los entornos sin contacto debido al COVID-19, los dispositivos electrónicos táctiles que utilizan tecnología háptica están ganando terreno como nuevos medios de comunicación.
La tecnología háptica se está aplicando en una amplia gama de campos, como la robótica o las pantallas interactivas. Los guantes hápticos se están utilizando para tecnología de comunicación de información aumentada. Los materiales piezoeléctricos eficientes que pueden convertir varios estímulos mecánicos en señales eléctricas y viceversa son un requisito previo paraavanzando la tecnología háptica de alto rendimiento.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Seungbum Hong confirmó el potencial de los dispositivos táctiles mediante el desarrollo de materiales piezoeléctricos cerámicos que son tres veces más deformables. Para la fabricación de nanomateriales altamente deformables, el equipo de investigación construyó una nanoestructura hueca de óxido de zinc usando nanopatrones de campo de proximidad ydeposición atómica en capas. El coeficiente piezoeléctrico se midió en aproximadamente 9.2 pm / V y la prueba de compresión de nanopilares mostró un límite de deformación elástica de aproximadamente 10%, que es más de tres veces mayor que el del óxido de zinc a granel.
Las cerámicas piezoeléctricas tienen un coeficiente piezoeléctrico alto con un límite de deformación elástica bajo, mientras que lo contrario es cierto para los polímeros piezoeléctricos. Por lo tanto, ha sido muy difícil obtener un buen rendimiento tanto en coeficientes piezoeléctricos altos como en límites de deformación elástica altos.romper el límite elástico de las cerámicas piezoeléctricas, el equipo de investigación introdujo una nanoestructura hueca en forma de truss 3D con paredes delgadas a escala nanométrica.
Según el criterio de Griffith, la resistencia a la fractura de un material es inversamente proporcional a la raíz cuadrada del tamaño de la falla preexistente. Sin embargo, es menos probable que ocurra una falla grande en una estructura pequeña, lo que, a su vez, mejora la resistenciadel material. Por lo tanto, implementar la forma de una nanoestructura hueca en forma de truss 3D con paredes delgadas a escala nanométrica puede extender el límite elástico del material. Además, una estructura 3D monolítica puede soportar grandes deformaciones en todas las direcciones y al mismo tiempo evitar la pérdidaAnteriormente, la propiedad de fractura de los materiales cerámicos piezoeléctricos era difícil de controlar debido a la gran variación en el tamaño de las grietas. Sin embargo, el equipo de investigación limitó estructuralmente los tamaños de las grietas para controlar las propiedades de fractura.
Los resultados del profesor Hong demuestran el potencial para el desarrollo de materiales piezoeléctricos cerámicos altamente deformables al mejorar el límite elástico utilizando una nanoestructura hueca 3D. Dado que el óxido de zinc tiene un coeficiente piezoeléctrico relativamente bajo en comparación con otros materiales cerámicos piezoeléctricos, se aplica la estructura propuesta a talescomponentes prometían mejores resultados en términos de actividad piezoeléctrica.
"Con el advenimiento de la era sin contacto, la importancia de la comunicación emocional está aumentando. A través del desarrollo de nuevas tecnologías de interacción táctil, además de la comunicación visual y auditiva actual, la humanidad entrará en una nueva era en la que puede comunicarsecon cualquiera que use los cinco sentidos independientemente de la ubicación como si estuviera con ellos en persona ", dijo el profesor Hong
"Si bien se debe realizar una investigación adicional para realizar la aplicación de los diseños propuestos para los dispositivos de mejora háptica, este estudio tiene un gran valor en el sentido de que resuelve uno de los problemas más desafiantes en el uso de cerámicas piezoeléctricas, abriendo específicamente nuevas posibilidades para suaplicación superando sus limitaciones mecánicas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea KAIST . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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