Elektronická koža umožní nočné videnie bez chladenia / Nano Magazín

🕶️ Elektronická koža umožní nočné videnie bez chladenia

Elektronická koža ako prelom v infračervenej technológii

Výskumníci z MIT vyvinuli ultratenkú elektronickú kožu, ktorá dokáže presne detegovať infračervené žiarenie a teplotné rozdiely – a to všetko bez potreby akéhokoľvek chladenia. Tento revolučný objav môže úplne zmeniť podobu nočných okuliarov, autonómnych áut, ekologických senzorov a nositeľnej elektroniky. Nový materiál na báze pyroelektrického PMN-PT je hrubý iba 10 nanometrov a dokáže zachytiť aj tie najmenšie tepelné zmeny. Elektronická koža tak otvára nové možnosti pre citlivé, flexibilné a kompaktné zariadenia budúcnosti.

Ako elektronická koža funguje a prečo je výnimočná 🧪

Elektronická koža je založená na pyroelektrickom filme, ktorý generuje elektrický prúd ako reakciu na zmenu teploty. Čím je tento film tenší, tým presnejšie dokáže zachytiť aj najmenšie rozdiely v teple. Vedci z MIT použili inovatívnu technológiu nazývanú remote epitaxy – ide o proces, pri ktorom sa materiál pestuje na kryštalickom substráte oddelenom ultratenkou vrstvou grafénu. Táto vrstva funguje ako nepriľnavý povrch, vďaka ktorému sa výsledný film dá jednoducho odlúpnuť bez poškodenia.

V prípade PMN-PT materiálu však objavili ešte efektívnejší spôsob. Vďaka špecifickému usporiadaniu atómov olova, ktoré majú vysokú elektrónovú afinitu, sa film dá odlúpiť aj bez použitia grafénu. Olovo pôsobí ako prirodzená nepriľnavá vrstva, čím uľahčuje oddelenie bez narušenia jemnej kryštalickej štruktúry. Výsledkom je mimoriadne tenký, no zároveň pevný film, ktorý možno vrstviť, ohýbať a integrovať do rôznych typov zariadení.

Možnosti využitia technológie elektronickej kože 🔍

Tím vedcov vytvoril maticu pozostávajúcu zo 100 pyroelektrických pixelov, pričom každý z nich mal rozlohu iba 60 mikrónov štvorcových. Tieto pixely reagovali na infračervené žiarenie v širokom spektre a zaznamenali aj najmenšie teplotné výkyvy. Výsledky ukázali, že citlivosť systému bola porovnateľná s dnešnými profesionálnymi nočnými videniami, ktoré však vyžadujú náročné chladenie pomocou kvapalného dusíka.

Elektronická koža tento problém obchádza – funguje pri bežnej izbovej teplote a nepotrebuje žiadne chladiace systémy. To ju predurčuje na široké uplatnenie. Možno ju integrovať do okuliarov pre nočné videnie, ktoré budú ľahšie a pohodlnejšie ako súčasné modely. V oblasti autonómnych vozidiel zas dokáže vylepšiť detekciu objektov za zníženej viditeľnosti – v tme, hmle či daždi.

V biomedicíne môže elektronická koža slúžiť ako nositeľný senzor, ktorý monitoruje teplotné zmeny v tele, prípadne ako súčasť inteligentných diagnostických nástrojov. V astrofyzike by sa mohla využiť na pozorovanie objektov vo vzdialenom vesmíre, ktoré vyžarujú infračervené žiarenie. Ďalšou zaujímavou aplikáciou je detekcia únikov plynov, čo by sa dalo efektívne využiť pri kontrole kvality ovzdušia alebo v priemyselných areáloch.

Výhody elektronickej kože oproti klasickým senzorom ✅

Elektronická koža ponúka celý rad výhod. V prvom rade nevyžaduje žiadne chladenie, čo výrazne znižuje spotrebu energie aj celkové náklady. Je ultratenká, flexibilná a ľahko sa aplikuje na rôzne typy povrchov – od šošoviek, cez sklá, až po textílie. Substráty, na ktorých sa film vyrába, sú opakovane použiteľné, čo znamená nižšiu ekologickú záťaž.

Technológia je zároveň vysoko univerzálna. Výskumníci už pracujú na tom, aby bola použiteľná aj pri materiáloch bez obsahu olova. Takéto prispôsobenie ešte viac rozšíri jej uplatnenie v oblasti spotrebnej elektroniky, zdravotníctva, bezpečnosti, ako aj v smart domácnostiach.

Na rozdiel od tradičných infračervených senzorov, ktoré sú často ťažké, krehké a drahé, je elektronická koža tenká ako papier, ale odolná a presná. Zariadenia s týmto typom povrchu môžu byť ľahšie, nositeľné a nenápadné – a to všetko bez kompromisov v oblasti výkonu.

Budúcnosť s elektronickou kožou: čo nás čaká? 🚀

Vedci z MIT momentálne pracujú na vývoji funkčného systému pre nočné videnie, ktorý bude založený výlučne na elektronickej koži. Tento systém má byť ľahký, citlivý, cenovo dostupný a energeticky efektívny. V budúcnosti by sa mohol objaviť v smart okuliaroch pre bežných používateľov, profesionálnych bezpečnostných systémoch, ako aj v zariadeniach pre výskum vesmíru.

V kombinácii s nositeľnou elektronikou a senzorikou má elektronická koža potenciál vytvoriť úplne nový segment inteligentných zariadení. Od presného monitorovania životného prostredia až po rozšírenie zmyslových schopností človeka – táto technológia môže zmeniť spôsob, akým vnímame svet okolo nás.

👉 Súvisiaci článok: Tlačená, flexibilná a nositeľná elektronika

🔗 Zdroj: nanowerk.com