Bardzo elastyczny czujnik

Bardzo elastyczny czujnik

Czy ktoś siedzi na siedzeniu pasażera? Czy ktoś wszedł w strefę bezpieczeństwa maszyny? Czujniki ciśnienia i nacisku mają całą gamę zastosowań. Naukowcy z Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC w Würzburgu skonstruowali czujniki mające zdolność nawet dwukrotnego rozciągania się na długość, a przy tym tak miękkie, że wszyte w ubrania pozostawałyby praktycznie niewyczuwalne.

Samochód zbyt szybko dojeżdża do stojącej przed nim kolumny i uderzenie jest nieuniknione. Pasażerów ochroni poduszka powietrzna. Jednakże, jeśli ktoś w momencie uderzenia będzie, na przykład, wychylony do przodu, wybuchająca poduszka może spowodować poważne obrażenia.

Naukowcy z Fraunhofer Institute skonstruowali czujniki, które mogą zapobiec takim zdarzeniom. Czujniki te mogą zostać zintegrowane z fotelem, gdzie mogą wykryć nie tylko czy ktoś siedzi na fotelu, ale i w jakiej siedzi pozycji.

„Powłoki sensoryczne mogą zmierzyć naciągnięcie, a także ciśnienie.” – stwierdził Holger Böse z ISC. „Zbudowane są z silnie rozciągliwej powłoki elastomerycznej, pokrytej z obu stron elastycznymi elektrodami. Gdy tylko czujnik jest naciągany przez zmianę kształtu fotela, zmienia się grubość i pojemność elektryczna czujnika, co można zmierzyć.” – dodał.

W zależności od obszaru zastosowań inteligentnych materiałów, może być konieczne pokrycie powłoki elastomerów wieloma parami elektrod. W tym przypadku służy do pomiaru rozkładu ciśnienia wywieranego przez siedzącego człowieka. Każda para elektrod służy w rezultacie za niezależny czujnik mierzący lokalne naprężenie.

Tworząc czujniki, naukowcy wybrali materiał, który najlepiej odpowiada wymogom każdego zastosowania. Powłoka alstomeryczna składa się z polimeru, w którym pojedyncze molekuły są chemicznie związane ze sobą nawzajem. Im lepsza sieć cząsteczek, tym silniejszy materiał. Stopień związania polimeru może być kontrolowany przez naukowców. „Gdy czujnik służy do pomiaru wysokich ciśnień, tworzymy silniejszą powłokę elastomeryczną, a dla niższych ciśnień, wykorzystujemy elastyczniejszą powłokę.” – dodał Böse.

Czujniki takie mają wiele zastosowań. Na przykład, mogą służyć do pomiaru ciśnienia gazów. W tym celu, powłoka jest rozciągana na pierścieniu jak membrana. Takie czujniki ciśnienia mogą znaleźć zastosowanie również w technologiach związanych z bezpieczeństwem. Jeśli ktoś podejdzie zbyt blisko niebezpiecznej maszyny, zatopione w podłodze czujniki mogą wysłać sygnał ostrzegawczy. Ten inteligentny materiał mógłby być wszywany w ubrania. Mógłby służyć do analizowania ruchów sportowców podczas treningu.

(lk)