Kolme mittausta yhdellä selluanturilla

Shaobo Han ja anturi, joka voi mitata painetta, lämpötilaa ja kosteutta - samanaikaisesti.

Kyky mitata painetta, lämpötilaa ja kosteutta on tärkeää monissa sovelluksissa, kuten kotona olevien potilaiden seurannassa, robotiikassa, elektronisessa ihossa, toiminnallisissa tekstiileissä sekä valvonta- ja turvallisuuslaitteissa.

Tähän saakka tehdyt tutkimukset ovat kohdistuneet eri anturien integrointiin samaan piiriin, ja tämä on tuonut esiin useita teknisiä haasteita, etenkin käyttäjän rajapinnan osalta.

Linköpingin yliopiston orgaanisen elektroniikan laboratorion tutkijat ovat nyt yhdistäneet professori Xavier Crispinin johdolla kaikki kolme mittausta yhdeksi anturiksi.

Tämän on mahdollistanut sellaisten polymeerien elastisen geelin kehittäminen, joka johtaa sekä ioneja että elektroneja ja samalla myös lämpösähköisen vaikutuksen hyödyntäminen.

Kun selluloosan nanokuituja sekoitetaan johtavan polymeerin PEDOT:PSS:n kanssa vedessä ja seos pakastekuivataan tyhjössä, tuloksena on aerogeelinen materiaalirakenne. Lisäämällä siihen polysilaania saadaan aikaan joustavuutta.

Kun materiaali joutuu paineen alaiseksi, sen resistanssi putoaa. Koska materiaali on myös termosähköinen, sen avulla mahdollista mitata lämpötilan muutoksia: mitä suurempi lämpötilaero on lämpimän ja kylmän puolien välillä, sitä suurempi on syntyvä jännite. Kosteus vaikuttaa siihen, kuinka nopeasti ionit siirtyvät lämpimältä puolelta kylmään. Jos kosteus on nolla, ionit eivät kulje.

”Uutta on se, että voimme tehdä eron elektronien termosähköisen vasteen ja ionien välillä seuraamalla sähköistä signaalia ajan suhteen. Tämä johtuu siitä, että nämä kaksi vastetta tapahtuvat eri nopeuksilla”, kertoo orgaanisen elektroniikan laboratorion professori Xavier Crispin.

”Tämä tarkoittaa sitä, että voimme mitata kolme parametria yhdellä materiaalilla, ilman että eri mittaukset ovat yhteen kytketty”, hän sanoo.

Tohtoriopiskelija Shaobo Han ja orgaanisen elektroniikan laboratoriossa työskentelevä vanhempi lehtori Simone Fabiano ovat löytäneet myös keinon erottaa kolme signaalia toisistaan siten, että kukin voidaan lukea yksitellen.

Tutkijoiden mukaan anturi avaa tietä asioiden internetille, vähentää monimutkaisuutta ja alentaa tuotantokustannuksia. Yksi mahdollinen sovellus on antureiden sijoittaminen herkkien tavaroiden paketteihin”, toteavat tutkijat, yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Kertakäyttöisiä antureita 3D-tulostuksella

Antureita WC-paperista

Mikropiirit puupohjaiselle alustalle