polski
English
Technologie przenośne – od monitorów tętna do wirtualnych zestawów słuchawkowych – rozwijają popularność zarówno w obszarach stricte konsumenckich, jak i w badaniach. Jednak większość elektronicznych czujników, które wykrywają i przenoszą dane z noszonych urządzeń, są wykonane z twardych, nieelastycznych materiałów, które mogą ograniczać zarówno ruchy użytkownika, jak i dokładności zebranych danych.
Tekstylne czujniki
By rozwiązać ten problem zespół naukowców z Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering i Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) stworzył bardzo wrażliwy, miękki czujnik wykonany z silikonu i tkaniny, który porusza się i zgina z ludzkim ciałem, aby dyskretnie i dokładnie wykryć ruch.
„Jesteśmy bardzo podekscytowani tym czujnikiem, ponieważ dzięki wykorzystaniu tkaniny w swojej konstrukcji jest on naturalnie zaprojektowany do zintegrowania z tkaniną w celu stworzenia inteligentnej odzieży robotniczej”, odpowiada odpowiadający autorowi Conor Walsh, członek wydziału naczelnego Instytut Wyss i profesor inżynierii i nauk stosowanych John L. Loeb w SEAS. „Dodatkowo opracowaliśmy unikalny proces produkcji partii, który pozwala nam tworzyć czujniki o kształcie niestandardowym, które mają takie same właściwości, umożliwiające szybkie wytwarzanie ich dla danej aplikacji”, mówi współautor Ozgur Atalay, Ph.D. , Doktor Instytutu Wyssa. Badania zostały opublikowane w bieżącym wydaniu Advanced Materials Technologies, a protokół jest dostępny w ramach zestawu Soft Robotics Toolkit firmy Harvard Biodesign Lab.
Jak to działa?
Technologia Wyssa składa się z cienkiego arkusza silikonowego (słabo przewodzącego materiału) umieszczonego pomiędzy dwiema warstwami posrebrzanej, przewodzącej tkaniny (bardzo dobre właściwości przewodzące), tworząc czujnik pojemnościowy. Ten typ czujnika rejestruje ruch, mierząc zmianę pojemności lub zdolność do ładowania elektrycznego pola elektrycznego pomiędzy dwiema elektrodami. „Podczas ciągnięcia za końce czujnika, warstwa silikonowa staje się cieńsza, a przewodzące warstwy tkaniny się zbliżają, co zmienia pojemność czujnika w sposób proporcjonalny do stosowanego obciążenia, dzięki temu możemy zmierzyć jak bardzo zmienia się kształt czujnika„, wyjaśnia współautor Daniel Vogt, inżynier ds. badań w Instytucie Wyss.
Wysoka wydajność czujnika hybrydowego wynika z nowego procesu produkcyjnego, w którym tkanina jest przymocowana do obu stron rdzenia silikonowego z dodatkową warstwą ciekłego silikonu, która jest następnie utwardzana. Ta metoda pozwala silikonowi wypełnić niektóre luki powietrzne w tkaninie i zwiększyć powierzchnię dostępną do rozprowadzania nacisku i przechowywania ładunku elektrycznego. Ta silikonowo-tekstylna hybryda zwiększa czułość na ruch, wykorzystując zalety obu materiałów: mocne, wzajemnie łączące się włókna tkaninowe pomagają ograniczyć silikonowi odkształcającemu się podczas rozciągania, a silikon pomaga tkaninie powrócić do pierwotnego kształtu po usunięciu szczepu. Wreszcie, cienkie, elastyczne przewody są trwale przymocowane do tkaniny przewodzącej za pomocą taśmy termicznej, umożliwiając przesyłanie informacji elektrycznych z czujnika do obwodu bez twardego, nieporęcznego interfejsu.
