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无需电池供电也能工作的柔性温度传感器

2024-01-16 13:38:39 格拉斯哥大学 阅读:
该团队开发的传感器由碳纤维和硅橡胶的复合材料制成,无需电池供电或机载处理即可工作。该团队的论文已发表在《自然通讯》上。

英国大学的工程师开发了一种通过柔软灵活的“智能皮肤”传感器与电磁波相互作用来测量温度的新方法。aU1ednc

该团队开发的传感器由碳纤维和硅橡胶的复合材料制成,无需电池供电或机载处理即可工作。该团队的论文已发表在《自然通讯》上。aU1ednc

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这种柔性传感器吸收和反射射频(RF)信号的能力随大气热度或冷度的变化而变化,从而能够在比其他同类设备大得多的范围内感应温度。此外,它还能承受数千次的弯曲和拉伸,而不会失去对温度的敏感性。aU1ednc

几乎所有电子设备中都有温度传感器,目前该技术的全球市场价值达 50 亿至 80 亿美元。aU1ednc

典型的温度传感器被称为热敏电阻,其工作原理是根据温度变化改变电阻值。然而,它们通常只能在较窄的温度变化范围内进行测量,这意味着温度传感器通常需要依靠一系列不同的热敏电阻来覆盖较宽的感应范围。aU1ednc

这种新型柔软、灵活的温度传感器由格拉斯哥大学研究人员领导的团队开发,能够读取破纪录的 30°C 至 200°C 以上的温度范围。aU1ednc

这可能有助于使未来的无线传感器更便宜、更可持续,因为现在需要更少的设备来覆盖相同的温度传感范围。aU1ednc

在论文中,研究人员展示了如何使用 3D 打印机模制柔性材料并将其集成到天线、RFID 标签和谐振器等组件中。然后他们测试了它在高达 300°C 的不同温度下吸收射频 (RF) 辐射的能力。aU1ednc

英国 IC 研究员兼格拉斯哥大学讲师 Mahmoud Wagih 博士领导了这项研究。他认为,传感器是模拟世界和智能设备之间的主要接口,为了将温度或湿度等现实世界的测量变化传达给无线智能设备,这些测量首先需要数字化。aU1ednc

研发团队使用常见的硅胶和碳纤维设计了一种简单的柔软复合材料,可以轻松模制成任何形状。这些类皮肤基材可用于设计大面积的天线,然后辐射对温度变化高度敏感的信号。aU1ednc

许多研究人员已经使用射频和微波设备来测量液体配方、温度、湿度和其他物理和化学参数。然而,这种灵敏度水平以前从未得到证实。aU1ednc

南安普顿大学的研究人员支持开发柔性、可拉伸的传感器材料,该材料可以轻松集成到可弯曲电子产品和智能织物中。该论文展示了材料如何弯曲和拉伸数千次,而其响应却没有显着变化。aU1ednc

拉夫堡大学的合作者致力于表征这种新材料的电性能,展示其如何在高达 26 GHz 的频率、5G 通信技术频谱中发挥作用。研究小组认为,由于“各向异性”特性改变了材料与不同方向电场相互作用的方式,因此可以进一步定制复合材料,以增强或降低对特定无线信号的敏感度。aU1ednc

该技术可以支持广泛的未来应用,包括生命体征监测、雷达传感、卫星通信和 6G 无线网络。aU1ednc

责编:Demi
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