La próxima generación de robótica blanda, ropa inteligente y dispositivos médicos biocompatibles necesitará sensores blandos integrados que puedan estirarse y girar con el dispositivo o el usuario. El desafío: la mayoría de los componentes utilizados en la detección tradicional son rígidos.
Ahora, los investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard SEAS han desarrollado un termómetro suave, estirable y autoamplificado que se puede integrar en dispositivos electrónicos estirables y robots blandos.
"Hemos desarrollado sensores de temperatura suaves con alta sensibilidad y tiempo de respuesta rápido, abriendo nuevas posibilidades para crear nuevas interfaces hombre-máquina y robots suaves en el cuidado de la salud, la ingeniería y el entretenimiento", dijo Zhigang Suo, Allen E. and Marilyn M.Profesor Puckett de Mecánica y Materiales en SEAS y autor principal del artículo.
La investigación se publica en Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
El termómetro consta de tres partes simples: un electrolito, un electrodo y un material dieléctrico para separar los dos. La interfaz electrolito/dieléctrico acumula iones mientras que la interfaz dieléctrico/electrodo acumula electrones. El desequilibrio de carga entre los dos establece unnube iónica en el electrolito. Cuando la temperatura cambia, la nube iónica cambia de grosor y se genera un voltaje. El voltaje es sensible a la temperatura, pero insensible al estiramiento.
"Debido a que el diseño es tan simple, hay muchas formas diferentes de personalizar el sensor, según la aplicación", dijo Yecheng Wang, becario postdoctoral en SEAS y primer autor del artículo. "Puede elegir diferentes materiales,organizados de diferentes maneras y optimizados para diferentes tareas".
Disponiendo el electrolito, el dieléctrico y el electrodo en diferentes configuraciones, los investigadores desarrollaron cuatro diseños para el sensor de temperatura. En una prueba, integraron el sensor en una pinza blanda y midieron la temperatura de un huevo duro caliente. Los sensoresson más sensibles que los termómetros termoeléctricos tradicionales y pueden responder a los cambios de temperatura en aproximadamente 10 milisegundos.
"Demostramos que estos sensores pueden hacerse pequeños, estables e incluso transparentes", dijo Wang.
Dependiendo de los materiales utilizados, el termómetro puede medir temperaturas superiores a 200 grados Celsius o tan bajas como -100 grados Celsius.
"Esta plataforma altamente personalizable podría marcar el comienzo de nuevos desarrollos para habilitar y mejorar el Internet de todo y de todos", dijo Suo.
La investigación fue coescrita por Kun Jia, Shuwen Zhang, Hyeong Jun Kim, Yang Bai y Ryan C. Hayward. La investigación fue apoyada en parte por la Fundación Nacional de Ciencias a través del Centro de Ingeniería y Ciencia de Investigación de Materiales de la Universidad de Harvard bajo subvenciónDMR2011754.
Video de termómetro estirable: http://youtu.be/AJN6OTZAe14
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard John A. Paulson. Original escrito por Leah Burrows. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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