Trzy czujniki w jednym na bazie celulozy

Fot. Pixabay CC0

Naukowcy z Laboratorium Elektroniki Organicznej Uniwersytetu w Linköping pod kierownictwem profesora Xaviera Crispina połączyli trzy pomiary – temperatury, wilgotności i ciśnienia - w jeden czujnik. Możliwość taka jest ważna w wielu zastosowaniach, jak np. monitorowanie pacjentów w domu, robotyka, a także funkcjonalne tkaniny, nadzór i bezpieczeństwo, a to zaledwie kilka z nich.

W swoich badanianach zespół Crispina wykazał, że celuloza nasączona starannie zaprojektowaną mieszanką polimerową działa jako czujnik mierzący trzy wartości w tym samym czasie. Pomiary są całkowicie niezależne od siebie. Stało się to możliwe dzięki opracowaniu elastycznego aerożelu polimerów, który przewodzi zarówno jony, jak i elektrony, a następnie wykorzystuje efekt termoelektryczny.

Materiał termoelektryczny to taki, w którym elektrony przemieszczają się od zimnej strony materiału w kierunku ciepłej strony, tworząc różnicę napięcia. Gdy nanowłókna celulozy są mieszane z przewodzącym polimerem w wodzie i mieszanina jest liofilizowana w próżni, uzyskany materiał ma gąbczastą strukturę aerożelu. Dodanie substancji znanej jako polisilan sprawia, że gąbka staje się elastyczna. Przyłożenie potencjału elektrycznego daje liniowy wzrost prądu, typowy dla każdego rezystora, ale kiedy materiał podlega ciśnieniu, jego opór spada, a elektrony płyną przez niego łatwiej.

„Oznacza to, że możemy zmierzyć trzy parametry za pomocą jednego materiału, bez łączenia różnych pomiarów" - mówi Xavier Crispin.

(KB)