یک محقق که برای وزن کردن فرزند تازه به دنیا آمده اش با ترازوهای معمولی مشکل داشت، حسگری ساخت که میتواند با حساسیت بالا کوچکترین تغییرات فشار را اندازه گیری کند.
به گزارش مهر، تقاضای رو به افزایشی برای حسگرهای فشاری که قادر به تجزیه و تحلیل و شبیه سازی لمس انسان باشند، وجود دارد. یکی از چالش هایی که مهندسان با آن روبرو هستند، دشواری در ساخت نوعی حسگر مقرون به صرفه و بسیار حساس است که برای کاربردهایی مانند تشخیص پالس های ظریف و عملکرد اندام های روباتیک با وضوح فوق العاده ضروری هستند. تیمی از محققان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا حسگری را توسعه داده اند که قادر به انجام تمام این کارها است.
لری چنگ که با جیمز ال. هندرسون جونیور، در این پروژه همکاري دارد، می گوید: این حسگر میتواند فشار کوچکی را تشخیص دهد. قیاسی که من دوست دارم از آن استفاده کنم این است که این حسگر مگس را روی یک فیل تشخیص می دهد. می تواند کوچکترین تغییر فشار را اندازه گیری کند، درست مانند کاری که پوست ما با لمس انجام می دهد.
چنگ برای توسعه این حسگر از یک تجربه بسیار شخصی الهام گرفت: تولد دومین دخترش. دختر چنگ بلافاصله بعداز تولد ۱۰ درصد از وزن بدن خود را از دست داد، بنابراین دکتر از او خواست که هر دو روز یک بار نوزاد را وزن کند تا هرگونه کاهش یا افزایش وزن اضافی را کنترل کند. چنگ سعی کرد این کار را با وزن کردن خود بر روی یک ترازو معمولی خانگی انجام دهد و سپس خود را در حالی که دخترش را در آغوش گرفته بود وزن کرد تا وزن نوزاد را اندازه گیری کند.
چنگ گفت: من متوجه شدم که وقتی دخترم را در پتو انداختم و وزن کردم، با زمانی که دیگر او را در آغوش نمی گرفتم، تغییر وزن مشاهده نمی شود. به نظر میرسید که این ترازو برای چنین کاری، کار نمی کند و تغییر فشار را تشخیص نمی دهد.
پس از آزمودن بسياري از روش های مختلف، آنها دریافتند که استفاده از یک حسگر فشار متشکل از میکروساختارهای هرمی و یک لایه یونی فوق العاده نازک برای ارائه پاسخ خازنی امیدوارکننده ترین روش است.
با این حال، یک مشکل مداوم وجود داشت که آنها با آن مواجه بودند. حساسیت بالای میکروساختارها با افزایش فشار کاهش می یابد و میکروساختارهای تصادفی که از اجسام طبیعی الگوبرداری شده اند منجر به تغییر شکل غیرقابل کنترل و محدوده خطی باریک می شوند. به عبارت ساده، زمانی که فشار به حسگر اعمال می شود، شکل حسگر را تغییر می دهد و در نتیجه ناحیه تماس بین میکروساختارها را تغییر می دهد و خوانش ها را از بین می برد.
برای مقابله با این چالش ها، دانشمندان الگوهای میکروساختاری طراحی کردند که می توانند محدوده خطی را بدون کاهش حساسیت افزایش دهند، آن ها این حسگر را انعطاف پذیر کردند، بنابراین همچنان می توانست در شیب فشارهای موجود در دنیای واقعی عمل کند.
- 9
- 5
