Разработан сенсор без батареи с рекордной растяжимостью
Исследователи из Корейского передового института науки и технологий (KAIST) разработали самогенерирующийся сенсор, не требующий батареи и способный растягиваться до 668% от первоначальной длины без потери стабильности. Разработка может лечь в основу новых носимых медицинских устройств, электронной кожи и мягких роботов.
Работает за счет движения
В основе устройства лежит пьезоэлектрический полимер, который вырабатывает электричество при механическом воздействии. Такие материалы перспективны для носимой электроники, однако существующие волоконные сенсоры быстро теряют точность из-за повреждения пьезоэлектрического слоя и электродов при многократном растяжении и изгибе.
Новая конструкция
Команда под руководством профессора Мисо Ким разработала конструкцию Hierarchical Resilient Design, которая повышает устойчивость сенсора на уровне материалов, электродов и общей структуры.
Для этого ученые:
встроили в нановолокна эластичные полимерные микрочастицы, помогающие материалу восстанавливать форму после деформации;
усилили соединение между электродами и пьезоэлектрическим слоем, исключив их расслоение даже при высоких нагрузках.
До 668% растяжения
Благодаря спиральной конструкции сенсор удалось растянуть почти в 6,7 раза, сохранив стабильную генерацию электрических сигналов. Устройство надежно работает при растяжении, изгибе, нажатии и повторяющихся механических нагрузках.
Кроме спиральной формы исследователи испытали и узловую конструкцию, которая также показала высокую надежность.
Искусственный интеллект распознает движения
Для обработки сигналов использовались алгоритмы искусственного интеллекта, которые смогли точно различать различные виды воздействия — нажатие, изгиб и растяжение.
Где можно применять разработку
Новый сенсор может использоваться в:
носимых медицинских устройствах для контроля сердечного ритма, дыхания, движений суставов и мышечной активности;
системах цифрового здравоохранения;
электронной коже;
мягких роботах;
гибкой носимой электронике.
По словам руководителя проекта, главным достижением стало сочетание высокой механической прочности и стабильной передачи электрических сигналов. Исследование опубликовано в журнале ACS Nano и открывает возможности для создания автономных устройств, способных длительное время работать без батареи.