حسگری برای مقدار گیری فشار ساخته شد - مجله فازنما

لری چنگ که با جیمز ال. هندرسون جونیور، در این پروژه همکاری دارد، می گوید: این حسگر می تواند فشار کوچکی را تشخیص دهد. قیاسی که من دوست دارم از آن استفاده کنم این است که این حسگر مگس را روی یک فیل تشخیص می دهد. می تواند کوچکترین تغییر فشار را مقدار گیری کند، درست مانند کاری که پوست ما با لمس انجام می دهد.

چنگ برای توسعه این حسگر از یک تجربه بسیار شخصی الهام گرفت: تولد دومین دخترش. دختر چنگ بلافاصله پس از تولد 10 درصد از وزن بدن خود را از دست داد، بنابراین دکتر از او خواست که هر دو روز یک بار نوزاد را وزن کند تا هرگونه کاهش یا افزایش وزن اضافی را کنترل کند. چنگ سعی کرد این کار را با وزن کردن خود بر روی یک ترازو معمولی خانگی انجام دهد و سپس خود را در حالی که دخترش را در آغوش گرفته بود وزن کرد تا وزن نوزاد را مقدار گیری کند.

چنگ گفت: من متوجه شدم که وقتی دخترم را در پتو انداختم و وزن کردم، با زمانی که دیگر او را در آغوش نمی گرفتم، تغییر وزن مشاهده نمی گردد. به نظر می رسید که این ترازو برای چنین کاری، کار نمی کند و تغییر فشار را تشخیص نمی دهد.

پس از آزمودن بسیاری از روش های مختلف، آنها دریافتند که استفاده از یک حسگر فشار متشکل از میکروساختارهای هرمی و یک لایه یونی فوق العاده نازک برای ارائه پاسخ خازنی امیدوارکننده ترین روش است.

با این حال، یک مشکل مداوم وجود داشت که آنها با آن روبرو بودند. حساسیت بالای میکروساختارها با افزایش فشار کاهش می یابد و میکروساختارهای تصادفی که از اجسام طبیعی الگوبرداری شده اند منجر به تغییر شکل غیرقابل کنترل و محدوده خطی باریک می شوند. به عبارت ساده، هنگامی که فشار به حسگر اعمال می گردد، شکل حسگر را تغییر می دهد و در نتیجه ناحیه تماس بین میکروساختارها را تغییر می دهد و خوانش ها را از بین می برد.

برای مقابله با این چالش ها، دانشمندان الگوهای میکروساختاری طراحی کردند که می توانند محدوده خطی را بدون کاهش حساسیت افزایش دهند، آنها این حسگر را انعطاف پذیر کردند، بنابراین همچنان می توانست در شیب فشارهای موجود در دنیای واقعی عمل کند.