Cảm biến áp suất bằng cách sử dụng giấy

Cảm biến áp suất bằng cách sử dụng giấy

    Cảm biến áp suất bằng cách sử dụng giấy
    bởi Seemadri Subhadarshini, Viện Khoa học Ấn Độ

    Sensing pressure using paper
    Cảm biến áp suất giấy đeo được. Ảnh: Neha Sakhuja


    Một số ứng dụng công nghiệp, ô tô và chăm sóc sức khỏe dựa vào phép đo chính xác và chính xác của áp suất. Cảm biến áp suất linh hoạt và có thể đeo được thường được chế tạo bằng polyme gốc dầu mỏ. Chất thải rắn sinh ra từ việc sử dụng các loại nhựa khó phân hủy như vậy là có hại cho môi trường. Để tránh vấn đề này, các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học Ấn Độ (IISc) hiện đã chế tạo cảm biến áp suất sử dụng giấy làm phương tiện.

    Cảm biến áp suất phát hiện áp suất vật lý và chuyển nó thành tín hiệu điện được hiển thị dưới dạng một con số cho biết độ lớn của nó. Ngày nay, các thiết bị điện tử làm từ giấy đang được chú ý nhiều hơn nhờ khả năng phân hủy sinh học tự nhiên, tính linh hoạt tuyệt vời, cấu trúc dạng sợi xốp, trọng lượng nhẹ và chi phí thấp. Tuy nhiên, cảm biến dựa trên giấy được phát triển cho đến nay có một số nhược điểm nhất định.

    "Trong bất kỳ cảm biến nào, luôn có sự cân bằng giữa độ nhạy và dải động. Chúng tôi muốn có độ nhạy cao. Độ nhạy về cơ bản là thước đo thực thể nhỏ nhất (lượng áp suất) mà chúng tôi có thể phát hiện. Và chúng tôi muốn cảm nhận điều đó Navakanta Bhat, Giáo sư tại Trung tâm Khoa học và Kỹ thuật Nano (CeNSE) và là tác giả tương ứng của bài báo được xuất bản trên ACS Sustainable Chemistry & Engineering cho biết. Nhóm của ông đã đề xuất một thiết kế cho cảm biến giấy, nhờ cấu trúc và nhiều lớp của nó, đạt được độ nhạy cao và có thể phát hiện một loạt các áp suất (0–120 kPa) với thời gian phản hồi là 1 mili giây.

    Cảm biến được làm bằng giấy xenlulo trơn và gấp nếp được phủ bằng thiếc-monosulfua (SnS) được xếp chồng lên nhau để tạo thành một kiến ​​trúc nhiều lớp. SnS là chất bán dẫn dẫn điện trong những điều kiện cụ thể. Neha Sakhuja, cựu Tiến sĩ cho biết: “Bản thân giấy là một chất cách điện. Thách thức lớn là chọn một cấu trúc và vật liệu thiết bị 3D thích hợp để tạo ra các đặc tính dẫn điện cho giấy”. sinh viên tại CeNSE và là tác giả đầu tiên của bài báo.

    Khi áp lực được tác động lên bề mặt của cảm biến, khoảng trống không khí giữa các lớp giấy giảm xuống, làm tăng diện tích tiếp xúc giữa các lớp này. Diện tích tiếp xúc cao hơn dẫn đến khả năng dẫn điện tốt hơn. Khi giải phóng áp suất, các khoảng trống không khí lại tăng lên, do đó làm giảm sự dẫn điện. Sự điều biến độ dẫn điện này thúc đẩy cơ chế cảm biến của cảm biến giấy.

    Bhat giải thích: "Đóng góp quan trọng của chúng tôi là sự đơn giản của thiết bị. Nó giống như việc tạo ra origami bằng giấy".

    Cảm biến cho thấy nhiều hứa hẹn trong việc phát triển thành một thiết bị điện tử linh hoạt và có thể đeo được, đặc biệt là trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe. Ví dụ, nhóm nghiên cứu đã gắn nó lên má người để điều tra chuyển động liên quan đến việc nhai, buộc nó vào một cánh tay để theo dõi sự co cơ và xung quanh các ngón tay để theo dõi việc gõ của chúng. Nhóm nghiên cứu thậm chí còn thiết kế một bàn phím số, có thể gập lại được xây dựng bằng cách sử dụng cảm biến áp suất dựa trên giấy trong nhà để chứng minh khả năng sử dụng của thiết bị.

    Bhat nói: “Các ứng dụng trong tương lai của thiết bị này chỉ bị giới hạn bởi trí tưởng tượng của chúng tôi. "Chúng tôi [cũng] muốn làm việc để tăng độ ổn định và độ bền của các cảm biến này và có thể hợp tác với các ngành công nghiệp để sản xuất chúng với số lượng lớn."

    Zalo
    Hotline