ساخت نانوحسگری با قابلیت تامین انرژی خود

ساخت نانوحسگری با قابلیت تامین انرژی خود

پژوهشگران با ترکیب نانولوله‌های کربنی، پلیمر و الکترود اقدام به ساخت حسگری کردند که قادر است انرژی مورد نیاز خود را تامین کند. این حسگر انعطاف‌پذیر می‌تواند در ادوات پوشیدنی به کار رود.

محققان چینی نشان دادند که می‌توان سامانه حسگری چند کاره قابل پوشیدن ساخت که بتواند انرژی موردنیاز خود را تامین کند. این حسگر قادر است تا رطوبت و فشار را شناسایی کند.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان “Moisture-Driven Power Generation for Multifunctional Flexible Sensing Systems” در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است.

تینگ ژانگ از محققان این پروژه از موسسه نانوتک و نانوبیونیکس آکادمی علوم چین می‌گوید: «برای این که بتوان به‌صورت موثر از پتانسیل انرژی‌های شیمیایی در محیط استفاده کرد، ما در ابتدا باید یک فیلم از جنس پلی‌دوپامین (PDA) حاوی میکروحفره‌های مختلف در سطح بسازیم، فیلمی که عبور یون‌ها را تسریع کند. با استفاده از اکسیداسیون و احیا الکتروشیمیایی یک لایه با گرادیان هیدروکسی (g-PDA) ایجاد می‌شود که قادر است با به‌ دام انداختن رطوبت، گرادیان غلظت یون‌ها را ایجاد نماید و در نتیجه یک مدار باز با ولتاژ ۰٫۵۲ ولت ایجاد شود.»

این سامانه حسگری را می‌توان با یک فیلم حساس به فشار که میکروالگو داشته و انعطاف‌پذیر است ترکیب کرد و از آن به‌عنوان حسگر فشار استفاده کرد به طوری که این حسگر به دلیل داشتن ژنراتور قادر به تولید انرژی موردنیاز خود است.

مطلب پیشنهادی:  تولید تجاری نانوحسگری ارزان با قابلیت استفاده در صنایع مختلف

این گروه تحقیقاتی با اسپری کردن جوهر حاوی g-PDA روی یک زیرلایه از جنس PET با دو الکترود نقره مارپیچی اقدام به ساخت دستگاهی کردند. تبخیر آب موجب می‌شود تا حلال از محیط خارج شده و میکروحفره‌هایی روی سطح فیلم PDA باقی بماند. این حفره‌ها برای عملکرد دستگاه ضروری است.

تست عملکرد دستگاه نشان داد که بهترین ضخامت لایه PDA برای کار ۲۴۰ نانومتر است که زمان پاسخ ۰٫۱۵ ثانیه‌ای و زمان احیاء ۰٫۲۵ ثانیه‌ای دارد.

برای تکمیل این حسگر، محققان از فیلم حساس به فشار با یک شبکه حاوی نانولوله‌های کربنی تک‌جداره که به فیلم g-PDA متصل بود استفاده کرده و آن‌ها را به‌صورت یک‌پارچه در آوردند. این ساختار در برابر رطوبت‌های مختلف محیط پایدار است. نتایج کار محققان نشان داد که این حسگر برای شناسایی سیگنال‌های فیزیولوژیکی بدن انسان در زمان واقعی قابل استفاده است.