Датчики есть повсюду, от самых больших мостов до самых маленьких медицинских имплантатов, и на то есть веская причина: способность обнаруживать и отслеживать изменения до того, как они станут проблемами, может сэкономить средства и спасти жизнь.
Чтобы лучше противостоять этим потенциальным угрозам, Лаборатория интеллектуального структурного мониторинга и тестирования реагирования в инженерной школе Университета Питтсбурга Суонсон разработала новый класс материалов, которые одновременно являются чувствительными средами и наногенераторами и готовы произвести революцию в многофункциональных материалах. технологии большие и маленькие.
Исследование, недавно опубликованное в Nano Energy, описывает новую систему метаматериалов, которая действует как собственный датчик, регистрируя и передавая важную информацию о давлении и напряжениях в своей структуре. Так называемый «самосознательный метаматериал» генерирует свою собственную энергию и может использоваться для широкого спектра приложений для зондирования и мониторинга.
Самым инновационным аспектом работы является ее масштабируемость: один и тот же дизайн работает как в наномасштабе, так и в мегамасштабе, просто за счет адаптации геометрии дизайна.
Материал сконструирован таким образом, что под давлением между его проводящим и диэлектрическим слоями возникает контактная электризация, создавая электрический заряд, который передает информацию о состоянии материала. Кроме того, он естественным образом наследует выдающиеся механические свойства метаматериалов, такие как отрицательная сжимаемость и сверхвысокая устойчивость к деформации. Мощность, генерируемая встроенным механизмом трибоэлектрического наногенератора, устраняет необходимость в отдельном источнике энергии: такие системы материалов могут использовать сотни ватт мощности в больших масштабах.
Источник — Aobe.