نانوحسگری که با الهام از بال خفاش ساخته شده است

تیم پروفسور چن تائو در موسسه فناوری و مهندسی مواد (NIMTE) از آکادمی علوم چین (CAS) یک حسگر جریان هوا انعطاف پذیر و خود تطبیقی ​​را طراحی و تولید کرده است که توسط غشای نازک الهام گرفته از مواد زیستی ساخته شده است. نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای در Advanced Functional Materials منتشر شده است.

حسگرهای جریان هوا بر اساس مکانیسم تغییر شکل مکانیکی به دلیل انعطاف پذیری و حساسیت فوق العاده ای که دارند توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. با این حال، ساخت حسگرهای جریان هوای بسیار حساس و خود تطبیقی ​​از طریق روش‌های آسان و قابل کنترل همچنان یک چالش است.

محققان در NIMTE با الهام از غشای بال خفاش‌ها که ظرفیت منحصر به فردی در سنجش جریان هوا از خود نشان می‌دهند، غشاء حاوی گرافن/نانولوله‌کربنی تک جداره/ Ecoflex (GSEM) را آماده کرده اند که می توان آنها را به طور دلخواه به سطح مورد نظر منتقل کرد و متعاقباً با انواع مختلف اشکال نظیر مسطح/خم و صاف سازگار مورد استفاده قرار داد.

با توجه به اثر میکروسپرینس برگشت پذیر که در این حسگر وجود دارد، محققان یک حسگر جریان هوا مبتنی بر GSEM بسیار حساس و خود سازگار را ایجاد کردند.

هنگامی که جریان هوا به این سیستم اعمال شد، تغییر شکل در مقیاس کوچک در نانولوله‌های کربنی، منجر به تغییرات قابل توجهی در مقاومت تماس می‌شود و باعث ایجاد حسگر جریان هوا مبتنی بر GSEM با ویژگی های برتر از جمله محدودیت تشخیص سرعت جریان هوا فوق العاده پایین (0.0176 متر در ثانیه) ، زمان پاسخ سریع (~ 1.04 ثانیه) و زمان بازیابی کوتاه (1.28 ثانیه) می‌شود.

به عنوان اثبات مفهوم، این حسگر جریان هوا مبتنی بر GSEM می‌تواند برای دستکاری بدون تماس استفاده شود. محققان از طریق کنترل آستانه، این حسگر را به یک سیستم پنجره هوشمند متصل می‌کنند تا با موفقیت رفتارهای باز و بسته شدن پنجره هوشمند را درک کند.

علاوه بر این، محققان مجموعه ای از حسگرهای جریان هوا را برای تمایز میزان و توزیع فضایی محرک جریان هوای اعمال شده طراحی کردند. حسگر جریان هوا مبتنی بر GSEM که در یک سیستم مدل وسیله نقلیه بی سیم ادغام شده است، می تواند با حساسیت زیاد اطلاعات سرعت جریان را برای دستیابی به زمان واقعی جهت حرکت درک کند.

این سیستم سنجش جریان هوا بر اساس اثر میکروسپرینگ پتانسیل بالایی را در حوزه وسایل الکترونیکی پوشیدنی و دستکاری هوشمند بدون تماس نشان می دهد.