自供電柔性可伸縮溫度計可整合到軟體機器人、智慧服裝中
【導讀】：
感測技術正在大力發展，以新的和有用的方式實現萬物互聯。在這裡，我們展示了一種可拉伸和自供電的溫度感測方法。基本感測元件由三層組成：電解質、電介質和電極。展示了高靈敏度（~1 mV/K）和快速響應（~10 ms）。這種溫度感測器可以做得小、穩定和透明。根據電解質、電介質和電極的排列，作者開發了四種溫度感測器設計。此外，溫度感測器在幾十開爾文範圍內具有良好的線性度。研究表明，溫度感測器可以整合到可拉伸電子裝置和軟機器人中。
下一代軟機器人、智慧服裝和生物相容性醫療裝置將需要整合的軟感測器，這些感測器可以隨著裝置或佩戴者伸展和扭轉。挑戰：傳統感測中使用的大多陣列件都是剛性的。
現在，哈佛大學約翰 A. 保爾森工程與應用科學學院 (SEAS) 的研究人員開發了一種柔軟、可拉伸、自供電的溫度計，可以整合到可拉伸的電子裝置和軟機器人中。
自供電感測器可整合到軟體機器人、智慧服裝中。
“我們開發了具有高靈敏度和快速響應時間的軟溫度 感測器，為在醫療保健、工程和娛樂領域建立新的人機介面和軟機器人開闢了新的可能性，”Allen E. 和 Marilyn M. Puckett 教授索志剛說SEAS 的力學和材料學博士，該論文的高階作者。該研究發表在《美國國家科學院院刊》上。
溫度計由三個簡單的部分組成：電解質、電極和將兩者分開的介電材料。電解質/電介質介面積累離子，而電介質/電極介面積累電子。兩者之間的電荷不平衡會在電解質中形成離子云。當溫度變化時，離子云會改變厚度併產生電壓。電壓對溫度敏感，但對拉伸不敏感。
離子電子學溫度計特性的實驗裝置。（A） 感測一端放在熱板上，基準端與露天的電壓表相連。這個感測端和參考端的溫度分別使用商用儀器測量溫度感測器。當感測端的溫度變化時，開路的變化記錄電壓。（B） 電壓表記錄的電壓和溫度曲線溫度感測器記錄的感測端。
可拉伸離子電子溫度計的照片。（B） 可伸縮透明離子電子溫度計。
一種可伸縮透明離子電子學測溫儀的替代設計。二不同的電子導體接觸放置，並連線到兩條離子導體導體這兩種離子導體的離子濃度可以相同，也可以不同離子濃度。
“由於設計非常簡單，因此根據應用的不同，定製感測器的方法有很多，”SEAS 博士後研究員、該論文的第一作者 Yecheng Wang 說。“您可以選擇不同的材料，以不同的方式排列並針對不同的任務進行最佳化。”
透過以不同的配置排列電解質、電介質和電極，研究人員開發了四種溫度感測器設計。在一項測試中，他們將感測器整合到一個軟夾具中，並測量了一個熱煮雞蛋的溫度。感測器比傳統的熱電溫度計更敏感，可以在大約 10 毫秒內對溫度變化做出響應。
“我們證明了這些感測器可以做得更小、更穩定，甚至是透明的，”王說。根據所使用的材料，溫度計可以測量高達 200 攝氏度或低至 -100 攝氏度的溫度。“這個高度可定製的平臺可以帶來新的發展，以實現和改善萬物互聯”。
