Esnek termal sensör: süper hassas ve yazdırılabilir!
Kılavuz
Son zamanlarda, İsveç'teki Linköping Üniversitesi Organik Elektronik Laboratuvarı'ndaki bilim adamları, ultra hassas, esnek, şeffaf ve yazdırılabilir bir termal sensör geliştirdiler. Araştırma sonuçları, yara iyileşmesinden elektronik cilde ve akıllı binalara kadar bir dizi alanda yaygın olarak kullanılacak.
arka fon
Günümüzde çevre kirliliği ve enerji krizleri daha da kötüye gidiyor. Ancak enerji tasarrufu için bize yeni umutlar getiren bir malzeme var: Bu malzeme termoelektrik malzemedir. Termoelektrik malzemelerden bahsetmişken, özel bir fiziksel fenomeni tanıtmalıyız: termoelektrik etki.
Basitçe söylemek gerekirse, termoelektrik etki, sıcaklık farklılıklarından dolayı özel malzemelerde voltaj üretme sürecini ifade eder. Genel olarak, malzemenin bir tarafı daha sıcak ve diğer tarafı daha soğuk olduğunda, yük taşıyıcılar bir elektromotor kuvvet oluşturmak için sıcak taraftan soğuk tarafa hareket edecek ve böylece bir voltaj üretecektir.
(Resim kaynağı: HZB)
Termoelektrik malzemeler geniş bir kullanım alanına sahiptir. Gelecekte, termoelektrik malzemeler giyilebilir cihazlara güç sağlamak için vücut ısısını toplamakla kalmaz, aynı zamanda elektrikli araçlar için elektriğin bir kısmını sağlamak için atık ısıyı da toplayabilir ve ayrıca uçaklara daha fazla elektrik sağlamak için uçak kabininin içi ve dışı arasındaki sıcaklık farkını kullanabilir.
(Resim kaynağı: Osaka Üniversitesi)
Yenilikçilik
Son zamanlarda, İsveç'teki Linköping Üniversitesi Organik Elektronik Laboratuvarı'ndaki bilim adamları, ultra hassas, esnek, şeffaf ve yazdırılabilir bir termal sensör geliştirdiler. Araştırma sonuçları, yara iyileşmesinden elektronik cilde ve akıllı binalara kadar bir dizi alanda yaygın olarak kullanılacak.
Ultra hassas termal sensör (Resim kaynağı: Peter Holgersson AB)
Linköping Üniversitesi Organik Elektronik Laboratuvarı, Chalmers Teknoloji Üniversitesi, Stuttgart Medya Okulu ve Kentucky Üniversitesi tarafından ortaklaşa yürütülen bu araştırmanın sonuçları Nature Communications dergisinde yayınlandı.
teknoloji
Bu ultra hassas termal sensör, belirli piroelektrik malzemelere dayanmaktadır. Bununla birlikte, mevcut projede araştırmacılar, yük taşıyıcıları olarak elektronlar yerine iyonları kullanan bir termoelektrik malzeme geliştirdiler ve etkisi yüz kat daha güçlü.
Elektron kullanan termoelektrik malzemeler 100 µV / K (Kelvin başına mikrovolt) üretebilirken, bu yeni malzeme 10 mV / K'dir. Sinyal yüz kat daha güçlüdür, bu da küçük bir sıcaklık farkının daha güçlü bir sinyal üretebileceği anlamına gelir.
Linkoping Üniversitesi'nde bir araştırmacı ve makalenin üç ana yazarından biri olan Dan Zhao, birkaç iyonik polimer jelden oluşan bir elektrolit olan bu yeni malzemeyi keşfetti. Bileşimin bir kısmı, pozitif yüklü iyonların akım taşıdığı p-tipi bir polimerdir. Önceki çalışmalarda bu polimer çok ünlüydü. Bununla birlikte, negatif yüklü iyonların akım taşıdığı oldukça iletken bir n-tipi polimer jel keşfetti. Şimdiye kadar, çok az sayıda bu tür malzeme keşfedildi.
Araştırmacı Dan Zhao ve ultra hassas baskılı sensör (Kaynak: Peter Holgersson AB)
Araştırmacılar, baskılı elektronikte kullanılan elektrolit jel üzerine yapılan önceki araştırmaların yardımıyla, iyonları yük taşıyıcıları olarak kullanan dünyanın ilk baskılı termoelektrik modülünü geliştirdiler. Modül, bağlı n-tipi ve p-tipi ayaklardan oluşur, bacak sayısı sinyalin ne kadar güçlü üretildiğini belirler. Bilim adamları, karşılıklı olarak farklı ve tamamlayıcı polimerlere dayalı oldukça hassas bir termal sensör oluşturmak için serigrafi teknolojisini kullanıyor. Termal sensörler, sıcaklık farklılıklarını güçlü sinyallere dönüştürebilir: 36 bacağa bağlı bir modül, her Kelvin sıcaklık farkı için 0,333 V üretebilir.
değer
Dan Zhao şunları söyledi: Malzeme şeffaf ve esnektir ve son derece hassas ürünler için kullanılabilir. Bu ürünler bu şekilde basılabilir ve geniş yüzeylere uygulanabilir. Bu uygulamalar yara iyileşmesini içerir (yara iyileşme sürecini gösterebilir). İlerleme) ve elektronik cilt. Bir başka olası uygulama, akıllı binalardaki sıcaklık değişimidir.
Anahtar kelime
Termoelektrik etki, esnek elektronik, baskılı elektronik
Referans
[1] https://liu.se/en/news-item/ny-polymerblandning-ger-superkanslig-varmesensor
2 Dan Zhao, Anna Martinelli, Andreas Willfahrt, Thomas Fischer, Diana Bernin, Zia Ullah Khan, Maryam Shahi, Joseph Brill, Magnus P. Jonsson, Simone Fabiano, Xavier Crispin. Ultra hassas için ayarlanabilir iyonik Seebeck katsayısına sahip polimer jeller basılı termopiller Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038 / s41467-019-08930-7
