Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences(SEAS)의 연구원들이 스마트 로봇과 신축성 있는 전자 장치에 통합할 수 있는 부드럽고 신축성 있는 자체 전원 온도계를 개발했다.

Zhigang Suo는 Allen E. 및 Marilyn M. Puckett SEAS의 기계 및 재료 교수이자 이 논문의 수석 저자이다. Suo는 "우리는 고감도와 빠른 응답 시간을 가진 부드러운 온도 센서를 개발하여 의료, 엔지니어링 및 엔터테인먼트 분야에서 새로운 인간-기계 인터페이스 및 소프트 로봇을 만들 수 있는 새로운 가능성을 열어주었다."고 말했다.

온도계의 구조

온도계는 전해질, 전극 및 이들을 분리하는 유전 물질의 세 부분으로 구성된다. 전해질/유전체 계면은 이온을 축적하고, 유전/전극 계면은 전극을 축적한다. 

둘 사이의 전하 불균형으로 인해 전해질에 이온 구름이 생긴다. 이 이온 구름은 두께가 변하고 온도가 변할 때 전압을 생성한다. 전압은 온도에 민감하지만 신축에는 둔감하다. 

커스터마이징 센서  

Yecheng Wang은 SEAS의 박사후 연구원이자 이 논문의 첫 번째 저자이다. Wang은 "설계가 매우 단순하기 때문에 응용 프로그램에 따라 센서를 사용자 정의하는 방법이 매우 다양하다."고 말했다. "다양한 재료를 선택하고 다양한 방식으로 배열하고 다양한 작업에 최적화할 수 있다."

연구원들은 전해질, 유전체 및 전극을 다른 구성으로 배열할 수 있었고, 그 결과 온도 센서를 위한 4가지 디자인이 만들어졌다. 그들은 뜨거운 삶은 달걀의 온도를 측정하기 전에 먼저 센서를 부드러운 그리퍼에 통합하여 테스트했다. 센서는 기존 열전 온도계보다 더 민감했으며 10밀리초 이내에 온도 변화에 반응할 수 있었다.

Wang은 "우리는 이러한 센서를 작고 안정적이며 투명하게 만들 수 있음을 입증했다."고 말했다.

온도계는 사용되는 재료에 따라 최대 섭씨 200도 또는 영하 100도의 온도를 측정할 수 있다.

Suo는 "이 고도로 사용자 정의 가능한 플랫폼은 모든 사람과 모든 사람의 인터넷을 가능하게 하고 개선하기 위한 새로운 개발을 안내할 수 있다."고 말했다.

이번 연구는 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 게재됐다.