Целлюлоза, пропитанная специальной полимерной смесью, служит датчиком для одновременного и независимого изменения температуры, давления и влажности.
До сих пор различные датчики включали в одну схему, что обуславливало некоторые технические проблемы, прежде всего связанные с пользовательским интерфейсом. Однако ученым из Линчепингского университета удалось объединить три типа измерений в едином устройстве. Они смогли достичь этого с помощью разработанного эластичного полимерного аэрогеля, который проводит как ионы, так и электроны, а также проявляет термоэлектрические свойства.
Для его создания исследователи смешивают в воде нановолокна целлюлозы с проводящим полимером PEDOT:PSS. Полученную смесь сушат путем вымораживания в вакууме, после чего материал приобретает губчатую структуру аэрогеля, а после добавления полисилана становится элестичным.
Применение электрического потенциала приводит к линейному увеличению тока, характерному для резистора. Однако при повышении давления, сопротивление материала снижается, что упрощает движение электронов.
Термоэлектрические свойства материала позволяют измерять изменения температуры (чем больше разница между теплой и холодной сторонами, тем выше напряжение).
Влажность влияет на скорость перемещения электронов между сторонами. При нулевой влажности ионы не двигаются.
По словам изобретателей, новым является то, что они могут различать термоэлектрический отклик электронов от отклика ионов, и анализировать электрический сигнал с течением времени. Это позволяет измерять три параметра с помощью всего одного материала, параллельно и независимо друг от друга.
Команда ожидает, что подобные датчики найдут применение в интернете вещей, торговле, системах безопасности, а также помогут снизить производственные затраты компаний.
Напомним, что недавно ученые из девяти исследовательских институтов совместно создали чрезвычайно легкий и очень прочный керамический материал, который способен противостоять сильному нагреву, огромным перепадам температур и обладает высокими показателями гибкости.
текст: Илья Бауэр, фото: Thor Balkhed