Körpülər və ya binalar kimi infrastrukturu izləyən və ya tibbi cihazlarda, məsələn, karlar üçün protezlərdə istifadə olunan sensorlar daimi enerji təchizatı tələb edir. Bunun üçün enerji adətən boşaldılan kimi dəyişdirilən batareyalardan gəlir. Bu, böyük tullantı problemi yaradır. Aİ-də aparılan bir araşdırma, 2025-ci ildə hər gün 78 milyon batareyanın zibilliyə atılacağını proqnozlaşdırır.

Marc Serra-Garcia və ETH geofizika professoru Johan Robertssonun rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar tərəfindən hazırlanmış yeni növ mexaniki sensor indi çarəni təmin edə bilər. Onun yaradıcıları artıq öz ixtirası üçün patent almaq üçün müraciət etmişlər və indi bu prinsipi Advanced Functional Materials jurnalında təqdim etmişlər .

Müəyyən səs dalğaları sensorun titrəməsinə səbəb olur

Robertsson deyir: “Sensor sırf mexaniki işləyir və xarici enerji mənbəyinə ehtiyac duymur. O, sadəcə olaraq səs dalğalarında olan vibrasiya enerjisindən istifadə edir”.

Müəyyən bir söz danışıldıqda və ya müəyyən bir ton və ya səs-küy yarandıqda, yayılan səs dalğaları – və yalnız bunlar – sensorun titrəməsinə səbəb olur. Bu enerji daha sonra söndürülmüş elektron cihazı işə salan kiçik bir elektrik impulsu yaratmaq üçün kifayətdir.

Tədqiqatçıların Dübendorfdakı İsveçrə İnnovasiya Parkı Sürixdə Robertssonun laboratoriyasında hazırladıqları prototip artıq patentləşdirilib. O, danışılan “üç” və “dörd” sözlərini ayırd edə bilir. “Dörd” sözü “üç” sözü ilə müqayisədə sensorla rezonans doğuran daha çox səs enerjisinə malik olduğundan, sensorun titrəməsinə səbəb olur, “üç” isə yox. Bu o deməkdir ki, “dörd” sözü cihazı işə sala və ya əlavə prosesləri işə sala bilər. “Üç”lə heç nə olmaz.

Sensorun daha yeni variantları “on”, “off”, “yuxarı” və “aşağı” kimi standart maşın əmrləri kimi on ikiyə qədər müxtəlif sözü ayırd edə bilməlidir. Xurma ölçülü prototiplə müqayisədə, yeni versiyalar da daha kiçikdir – təxminən bir miniatür ölçüsüdür – və tədqiqatçılar onları daha da kiçiltməyi hədəfləyirlər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=2793866484&adk=675901022&adf=1873531024&pi=t.ma~as.2793866484&w=540&fwrn=4&lmt=1711609472&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2024-01-powered-sensors-millions-batteries.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTIyLjAuNjI2MS4xMjkiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMjIuMC42MjYxLjEyOSJdLFsiTm90KEE6QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyMi4wLjYyNjEuMTI5Il1dLDBd&dt=1711609472471&bpp=3&bdt=325&idt=279&shv=r20240326&mjsv=m202403210101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dd8c6cdc5123375cd%3AT%3D1709623025%3ART%3D1711609297%3AS%3DALNI_MY2ynj5TDpMXqOZBx7W90OihbbXuw&gpic=UID%3D00000d6971a748b6%3AT%3D1709623025%3ART%3D1711609297%3AS%3DALNI_MaTILJ6PYHOKRZlSvHcKJ4LkDsnLQ&eo_id_str=ID%3D34d5e14efb6a7c5d%3AT%3D1709623025%3ART%3D1711609297%3AS%3DAA-Afjbw5XrDrmZOIEp3UV8fgvCO&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=8583643537100&frm=20&pv=1&ga_vid=1833901760.1709623018&ga_sid=1711609473&ga_hid=1434871512&ga_fc=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=1864&biw=1519&bih=695&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C31082034%2C44795922%2C31082175%2C95322183%2C31081718%2C95328825%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=4499460133596231&tmod=1002168777&uas=0&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fpage8.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C695&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV8xIiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=291

Problemli maddələr olmadan metamaterial

Sensor metamaterial kimi tanınan şeydir: sensora xüsusi xassələri verən istifadə olunan material deyil, strukturdur. “Bizim sensorumuz sırf silikondan ibarətdir və adi elektron sensorlar kimi nə zəhərli ağır metallar , nə də nadir torpaq elementləri ehtiva etmir” dedi Serra-Garcia.

Sensor kiçik çubuqlar vasitəsilə bir-birinə bağlanan onlarla eyni və ya oxşar quruluşlu lövhələrdən ibarətdir. Bu birləşdirici çubuqlar yay kimi fəaliyyət göstərir. Tədqiqatçılar bu mikrostrukturlu lövhələrin xüsusi dizaynını hazırlamaq və onların bir-birinə necə yapışdırılacağını öyrənmək üçün kompüter modelləşdirmə və alqoritmlərdən istifadə ediblər. Müəyyən bir səs mənbəyinin sensoru hərəkətə gətirdiyini və ya etmədiyini müəyyən edən yaylardır.

Monitorinq infrastrukturu

Bu batareyasız sensorlar üçün potensial istifadə hallarına zəlzələ və ya bina monitorinqi daxildir. Onlar, məsələn, binada düzgün səs və ya dalğa enerjisi olan çatlaq yarandıqda qeydiyyatdan keçə bilərlər.

İstismardan çıxarılan neft quyularının monitorinqi üçün akkumulyatorsuz sensorlara da maraq var. Qaz, buruqlardakı sızmalardan xilas ola bilər, xarakterik fısıltı səsi yaradır. Belə bir mexaniki sensor daimi elektrik enerjisi sərf etmədən bu fısıltını aşkarlaya və həyəcan siqnalını işə sala bilər ki, bu da onu xeyli ucuzlaşdırır və daha az texniki xidmət tələb edir.

Tibbi implantlar üçün sensor

Serra-Garcia həmçinin koxlear implantlar kimi tibbi cihazlarda tətbiqləri görür. Karlar üçün bu protezlər batareyalardan siqnalın işlənməsi üçün daimi enerji təchizatı tələb edir. Onların enerji təchizatı qulağın arxasında yerləşir, burada böyük batareya paketləri üçün yer yoxdur. Bu o deməkdir ki, belə cihazların sahibləri hər on iki saatdan bir batareyaları dəyişdirməlidirlər. Yeni sensorlar göz təzyiqinin davamlı ölçülməsi üçün də istifadə edilə bilər. “Batareyalı sensor üçün gözdə kifayət qədər yer yoxdur” deyir.

“Sənayedə də sıfır enerjili sensorlara böyük maraq var” deyə Serra-Qarsia əlavə edir. O, artıq ETH-də deyil, Hollandiyadakı ictimai tədqiqat institutu olan AMOLF-də işləyir, burada o və komandası mexaniki sensorları təkmilləşdirir . Onların məqsədi 2027-ci ilə qədər möhkəm prototipi işə salmaqdır. “Əgər o vaxta qədər heç kimin marağını çəkə bilməsək, öz startapımızı tapa bilərik”.

Daha çox məlumat: Tena Dubček et al, Fononik metamateriallar ilə Sensorda passiv nitqin təsnifatı, Təkmil funksional materiallar (2024). DOI: 10.1002/adfm.202311877

Jurnal məlumatı: Təkmil Funksional Materiallar ETH Zurich tərəfindən təmin edilmişdir