Все, что вам нужно, это красный маркер и лазер, чтобы построить датчик.

Возможно, мы сами того не осознавая, держим в карманах немало датчиков . В одном только смартфоне есть как минимум акселерометр для определения движения, гироскоп для вращения, датчик приближения, определяющий приближение нашего уха, сканер отпечатков пальцев для идентификации лица. И этот список станет длиннее, если включить в него другие электронные устройства, которые мы используем каждый день: от умных часов до ноутбуков , не говоря уже обо всех датчиках в доме для автоматизации дома. Короче говоря, мы живем в мире, наделенном датчиками, необходимыми для сбора данных.

Растущий рынок

Ожидается, что рынок датчиков зафиксирует среднегодовой темп роста (CAGR) в размере 7,8% в течение прогнозируемого периода в течение следующих пяти лет , а 50% подключенных к сети устройств будут устройствами Интернета вещей. Отсюда мы можем понять, почему все больше исследований сосредотачиваются на разработке датчиков, на разработке менее дорогих материалов и более эффективных процессов. Однако для датчиков не существует единственного материала — многое зависит от типа использования, — хотя кремний, безусловно, является наиболее используемым в электронике. Теперь очень важное открытие в области датчиков сделано в Италии, что может стать небольшой, но великой революцией. И мы попали туда почти случайно, как рассказывает нам Франческо Греко, профессор биоинженерии в Институте биоробототехники Высшей школы Святой Анны в Пизе . «Мой аспирант Александр Даллингер из Университета Граца в Австрии, где я в то время находился на переходном этапе, экспериментировал с полимерными материалами, пытаясь преобразовать их в графен с помощью лазера. Случайно он пометил область для тестирования красным маркером, который, когда по нему проходил лазерный луч, оставлял черный след, типичный для образования графена». С этого момента началось научное исследование, которое привело к открытию химического вещества, содержащегося в красном, эозине Y, который устойчив к прохождению лазера при температуре около 3 тысяч градусов и позволяет образовывать пористый, некристаллический графен, «с помощью которого можно создавать как проводящий материал , который датчики без химических процессов и без растворителей» по очень низким ценам, потому что чернила имеют низкую стоимость, а процесс не требует контролируемых сред или сложного оборудования. Лазер, по сути, может использоваться для гравировки наград или табличек, и «вместо того, чтобы монтировать схемы или датчики, которые часто бывают тяжелыми, дорогими, громоздкими на объектах, мы можем писать их непосредственно там, где это необходимо», — объясняет профессор Греко.

Приложения

С точки зрения применения схемы и датчики могут быть созданы на многих поверхностях, таких как стекло, керамика, дерево, ткани, и можно предположить множество технологических применений. В области печатной электроники для создания схем и датчиков обычно используются проводящие чернила (например, из металлических частиц), тогда как «при таком подходе можно использовать печать вполне обычных цветных чернил, а затем определить схему или графеновый датчик». Особенно важной областью, в которой необходимо локально контролировать температуру, является мониторинг микросхем компьютеров и смартфонов, которые склонны к перегреву , и поддержание правильной температуры имеет решающее значение для их функционирования. «Наша технология позволяет нам создавать датчики температуры неинвазивным способом на корпусе или даже непосредственно на корпусе чипа , без увеличения размера и веса».

Двигаясь дальше, можно вспомнить автомобильный сектор. Наши автомобили теперь подключены друг к другу, а датчики широко распространены не только для электронных функций, но и для механических компонентов, а также для частей кузова или салона, где «необходимо внедрять схемы и датчики минимально инвазивным способом, избегая сборки или проводки для создания датчиков окружающей среды», утверждает профессор-изобретатель, запатентовавший изобретение. Однако для более повседневного использования было бы интересно знать температуру нашей чашки кофе, чтобы наслаждаться идеальным моментом ежедневного расслабления. И это станет возможным, судя по всему, благодаря печатаемым датчикам. Вместо этого «для приложений Интернета вещей его можно использовать на объектах, которые необходимо оснастить датчиками, способными определять параметры и обмениваться данными благодаря использованию беспроводных технологий».

Тем временем исследования продолжаются, поскольку намерение состоит в том, чтобы расширить сферу применения для разработки физических и химических датчиков температуры, деформации, давления, предназначенных для промышленного применения или для медицинских приборов, или для интеграции их в роботизированные поверхности, особенно в новаторской области мягкой робототехники. Чтобы максимально повысить уровень устойчивости, исследовательская группа в университете Святой Анны в Пизе изучает еще одну область: использование натуральных красителей, полученных из растительных или пищевых отходов, с химической структурой, схожей со структурой эозина, из которого был получен графен. Уменьшить воздействие на окружающую среду.