Các kỹ sư từ các trường đại học Vương quốc Anh đã phát triển một phương pháp đo nhiệt độ mới thông qua sự tương tác của cảm biến "làn da thông minh" mềm mại và linh hoạt với sóng điện từ.
Tín dụng: Đại học Glasgow
Cảm biến do nhóm phát triển được chế tạo từ hỗn hợp sợi carbon và cao su silicon, hoạt động mà không cần nguồn pin hoặc quá trình xử lý tích hợp. Bài báo của nhóm có tiêu đề “Nhiệt điện trở mềm dị hướng phạm vi rộng với giao diện tần số vô tuyến không dây trực tiếp” được xuất bản trên tạp chí Nature Communications.
Khả năng hấp thụ và phản xạ tín hiệu tần số vô tuyến (RF) linh hoạt của cảm biến linh hoạt thay đổi theo nhiệt độ hoặc lạnh của khí quyển, cho phép cảm biến nhiệt độ trên phạm vi lớn hơn nhiều so với các thiết bị tương đương khác. Nó cũng có thể chịu được hàng ngàn chu kỳ uốn cong và kéo dài mà không mất đi độ nhạy với nhiệt độ.
Cảm biến nhiệt độ được tìm thấy trong hầu hết các thiết bị điện tử và thị trường toàn cầu cho công nghệ này hiện có giá trị từ 5–8 tỷ USD.
Cảm biến nhiệt độ điển hình, được gọi là nhiệt điện trở, hoạt động bằng cách thay đổi điện trở để đáp ứng với những thay đổi về nhiệt độ. Tuy nhiên, chúng thường chỉ có khả năng đo trong phạm vi biến đổi nhiệt độ hẹp, nghĩa là cảm biến nhiệt độ thường dựa vào một loạt các điện trở nhiệt khác nhau để bao phủ phạm vi cảm biến rộng.
Cảm biến nhiệt độ mềm, linh hoạt mới được phát triển bởi một nhóm đứng đầu là các nhà nghiên cứu từ Đại học Glasgow, có khả năng đọc nhiệt độ trong phạm vi kỷ lục từ 30°C đến hơn 200°C.
Điều này có thể giúp làm cho các cảm biến không dây trong tương lai rẻ hơn và bền vững hơn, vì giờ đây sẽ cần ít thiết bị hơn để bao phủ cùng phạm vi cảm biến nhiệt độ.
Trong bài báo, các nhà nghiên cứu chỉ ra cách sử dụng máy in 3D để đúc vật liệu linh hoạt và tích hợp nó vào các bộ phận như ăng-ten, nhãn RFID và bộ cộng hưởng. Sau đó, họ kiểm tra khả năng hấp thụ bức xạ tần số vô tuyến (RF) ở các nhiệt độ khác nhau lên tới 300°C.
Tiến sĩ Mahmoud Wagih, Nghiên cứu viên và Giảng viên IC của Vương quốc Anh tại Đại học Glasgow, dẫn đầu nghiên cứu. Ông nói: "Cảm biến là giao diện chính giữa thế giới analog và các thiết bị thông minh. Để truyền đạt những thay đổi trong thế giới thực về các phép đo như nhiệt độ hoặc độ ẩm tới các thiết bị thông minh không dây, trước tiên những phép đo đó cần phải được số hóa.
“Chúng tôi đã thiết kế một hỗn hợp mềm đơn giản bằng cách sử dụng sợi silicon và sợi carbon thông thường, có thể dễ dàng đúc thành bất kỳ hình dạng nào. Những chất nền giống như da này có thể được sử dụng để thiết kế ăng-ten trên các khu vực rộng lớn, sau đó có thể phát ra các tín hiệu rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ.” .
"Nhiều nhà nghiên cứu đã sử dụng thiết bị RF và vi sóng để đo công thức chất lỏng, nhiệt độ, độ ẩm và các thông số vật lý và hóa học khác. Tuy nhiên, mức độ nhạy này chưa được chứng minh trước đây."
