Dokunsal sensörler robotikte, protezlerde, giyilebilir cihazlarda ve sağlık izlemede vazgeçilmez hale geldi. Auxetic tasarım dokunsal sensörler, bu alanlarda önemli ilerlemeler sağlayabilir. Bu cihazlar, basıncı veya kuvveti algılayıp elektrik sinyallerine dönüştürerek makinelerin ve tıbbi aletlerin çevreye daha doğru tepki vermesini sağlar.
Auxetic tasarım dokunsal sensörler tarafında değişiklik yapacak
Araştırmacılar, algılama aralığını genişletmek ve hassasiyeti artırmak için yıllardır çalışıyor. Umut vadeden bir yol, geleneksel malzemelerde bulunmayan benzersiz özellikler sergileyen mekanik meta malzemeler oldu. Bunlar arasında, auxetik mekanik metamalzemeler (AMM’ler) öne çıkıyor. Negatif Poisson oranına sahip olmaları, sıkıştırıldıklarında içe doğru büzülme ve yerel gerinim yoğunlaşmasına olanak tanıyor. Bu, onları gelişmiş algılama uygulamaları için oldukça cazip kılan, sezgiye aykırı bir özellik. Auxetic tasarım dokunsal sensörler bu özelliklerle birleştiğinde, daha yüksek hassasiyet sağlanabilir.
AMM’ler potansiyellerine rağmen pratik engellerle karşılaşmıştır. Mevcut teknolojiler, gerçek dünya sistemlerinde geniş çaplı benimsenmesini engelleyen üretim zorlukları ve entegrasyon sorunlarıyla boğuşmaktadır.
Seul Ulusal Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, önemli bir adım attı. Mingyu Kang ve Dr. Soonjae Pyo liderliğindeki ekip, 3 boyutlu AMM tabanlı yeni bir dokunsal algılama platformu geliştirdi. Bulguları, dijital ışık işleme (DLP) tabanlı 3D baskı kullanılarak üretilen küresel boşluklu kübik bir kafesin nasıl yeni tasarım olanaklarının kilidini açabileceğini gösteriyor. Auxetic tasarım dokunsal sensörler üzerindeki bu yenilikler, algılama yeteneklerini ve verimliliğini artırabilir.
Ekip, 3 boyutlu yazıcıyla üretilen auxetik metamalzemelerini hem kapasitif hem de piezorezistif algılama modlarında test etti. İlkinde, basınç elektrot aralığını ve dielektrik dağılımını değiştirir. İkincisinde ise, bir karbon nanotüp kaplaması yük altında direnci değiştirir. Kang, benzersiz negatif Poisson oranı davranışının, sıkıştırma altında içe doğru büzülmeyi mümkün kıldığını, bunun da algılama bölgesindeki gerilimi yoğunlaştırarak hassasiyeti artırdığını açıkladı.
Geleneksel gözenekli yapıların aksine, tasarımın yanal genleşmeyi önlediğini, bu sayede daha kolay aşındığını ve müdahaleye daha az eğilimli olduğunu ekledi. Bay Kang: “Dijital ışık işleme tabanlı 3B baskı sayesinde, temel malzemeyi değiştirmeden yapısal performansı hassas bir şekilde programlayabilir ve geometriyi özelleştirebiliriz” diye belirtti. Auxetic tasarım dokunsal sensörler için bu özelleştirme kapasitesi, cihazların performansını daha da artırabilir.
