Cảm biến gia tốc làm từ giấy dùng 1 lần

Các thiết bị cảm biến gia tốc cỡ nhỏ đã tạo nên cuộc cách mạng trong thiết kế hệ thống túi khí ô tô trong thập niên 90. Với chi phí chỉ vài USD cho mỗi người và chiếm diện tích chỉ vài mm, các thiết bị này đã thay thế cho các hệ thống cùng chức năng cồng kềnh với giá thành cao. Hiện nay, các nhà nghiên cứu của Đại học Harvard đã đưa ra một thiết bị cảm biến MEMS mới giá rẻ dùng một lần. Được làm từ giấy với chi phí 4 peny, cảm biến...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cảm biến gia tốc làm từ giấy dùng 1 lầnCảm biến gia tốc làm từ giấy dùng 1 lầnCác thiết bị cảm biến gia tốc cỡ nhỏ đã tạo nên cuộc cáchmạng trong thiết kế hệ thống túi khí ô tô trong thập niên 90.Với chi phí chỉ vài USD cho mỗi người và chiếm diện tíchchỉ vài mm, các thiết bị này đã thay thế cho các hệ thốngcùng chức năngcồng kềnh với giáthành cao.Hiện nay, các nhànghiên cứu của Đạihọc Harvard đã đưa Cảm biến gia tốc giấy của phòngra một thiết bị cảm thí nghiệm Mems giấy Harvard vớibiến MEMS mới chi phí một vài peny và khả nănggiá rẻ dùng một ứng dụng vô hạn.lần. Được làm từgiấy với chi phí 4 peny, cảm biến giấy cho thấy khả năng ứngdụng rất lớn. Các kết quả nghiên cứu và thử nghiệm đã đượctrình bày tại Hội nghị IEEE 2011 MEMS.Thiết bị mới mô phỏng tính năng áp điện trong các cảm biếnMEMS được coi là trái tim của các thiết bị cảm biến hiện tại.Áp điện là sự thay đổi điện trở khi vật liệu là bị căng cơ khí.Ngoài khả năng triển khai cho hệ thống túi khí, cảm biến giatốc còn được sử dụng để giám sát rung động trong các tòanhà và cây cầu, để kích hoạt ổ cứng bảo vệ máy tính xáchtay, và để cảm giác chuyển động trong iPhone và điều khiểntừ xa Wifi.Giáo sư hóa học và nhà tiên phong trong thiết bị tiên phonggiấy George Whitesides, người đứng đầu nhóm nghiên cứu,nói rằng ông mong đợi các cảm biến gia tốc giấy thay thếcảm biến silicon. Tuy chưa có ứng dụng cụ thể nhưng ông hyvọng với chi phí thấp, nhẹ và dễ chế tạo, loại thiết bị mới nàycó thể ứng dụng được trong nhiều lĩnh vực khác nhau từ dândụng đến y tế.MEMS là một công nghệ tuyệt vời đối với một số lĩnh vựcnhư điều khiển kỹ thuật số, túi khí ô tô, cơ chế an toàn cho vũkhí hạt nhân,… nhưng bạn sẽ không tìm thấy thiết bị như vậytrong mọi thiết bị nhà bếp, và lý do hiển nhiên là nó quá đắt,Whitesides nói.Cảm biến bằng giấy sẽ có đối tượng sử dụng riêng do chí phithấp, Kevin Dowling, Phó Chủ tịch Trung tâm nghiên cứu vàphát triển tại mc10 về thiết bị điện tử linh hoạt mới thành lậpở Cambridge, Mass. “Đây thực sự là một điều thú vị”, ôngnói, nếu bạn có thể làm các cảm biến này trên giấy, bạn cóthể làm cho họ căng ra, phủ bề bặt bởi các chất phỏng sinhhọc như silicon, và sau đó bạn có thể bắt chước các tính chấtcủa da. “Các cảm biến giá rẻ này có thể được sử dụng tạicác dụng cụ phẫu thuật, nội soi tạo nên các cảm giác xúc giáccho bác sĩ phẫu thuật”, Dowling nói.Việc chế tạo các thiết bị trên đơn giản chỉ cần một máy cắtgiấy và một con dao vẽ. Ngược lại, yêu cầu chế tạo của cảmbiến silicon quá phức tạp với quá trình quang khác trongphòng sạch. Hiển nhiên là các thiết bị silicon sẽ cho kết quảsử dụng tốt hơn với khả năng đo lực nhỏ hơn. Nhưng cácthiết bị silicon cũng thực hiện tốt hơn, đo lực lượng nhỏ hơn80 μN so với 120 μN của các cảm biến giấy.Các cảm biến giấy với kích thước lớn hơn một đồng xu, làmột dầm cắt ra từ giấy sắc ký dày, thường được sử dụng chocác thí nghiệm hóa học. Tại cơ sở của dầm là một mảnh hìnhchữ U bằng carbon và miếng đệm liên hệ bằng bạc. Các nhànghiên cứu dán chúng lại với nhau bằng than chì, mực bạc vàgiấy nến cắt ra từ phim nhựa vinyl.Một lực được áp lên làm cho dầm uốn cong và nhấn mạnhvào mảnh carbon làm thay đổi điện trở của nó. Trong cáccảm biến áp điện silicon, sự thay đổi điện trở thường được đobằng cách sử dụng một mạch điện được gọi là cầuWheatstone, được chế tạo trên một chip cùng với các thiết bịMEMS. Các nhà nghiên cứu Harvard xây dựng mạch cầu củahọ trên giấy bằng cách đơn giản là dán điện trở tại các vị tríthích hợp và sau đó kết nối chúng vào mạch bằng cách sửdụng mực bạc.Nhóm của Whitesides đã có kế hoạch cho các thiết bị giấykhác. Các phòng thí nghiệm đang phát triển các thiết bịchuẩn đoán giá rẻ, dễ sử dụng từ giấy giúp cải thiện tìnhtrạng kiểm tra bệnh ở các nước nghèo. Kế hoạch của nhóm làthiết bị chip giấy kiểm tra bệnh gan sẽ được sản xuất thửnghiệm vào quý II. Thay vì suy nghĩ nhanh chóng hay khácthường, các ý tưởng cần phải giải quyết được bài toán côngnghệ và giá thành một cách tinh tế nhất, Whitesides nói. ...