Sinqapur Milli Universiteti tərəfindən

Swati Mestri tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

İnteqrasiya olunmuş zərər sensoru ilə özünü bərpa edən amfibiya maqnitoelektrik sistem. Kredit: Advanced Materials (2026). DOI: 10.1002/adma.202523052

Sualtı mühitlər elektron cihazlar üçün ən sərt iş şəraitlərindən biridir. Dalğıclar və sualtı robotlar obyektləri idarə etmək, ünsiyyət qurmaq və idarə etmək üçün sensorlardan asılıdırlar, lakin ənənəvi sensorlar kövrəkdir, xarici enerji mənbəyindən asılıdır və zədələndikdə bərpa oluna bilmir. Sualtı sensorun deşilməsi adətən yerində təmir ehtimalı az olan funksionallığın itirilməsi deməkdir ki, bu da sualtı maşınların iş müddətini qısaldır və dalğıclar üçün təhlükəsizlik narahatlıqlarını artırır.

Sinqapur Milli Universitetinin (NUS) Dizayn və Mühəndislik Kollecinin Mexanika Mühəndisliyi kafedrasının dosenti Tan Yu Cunun rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu, bu çətinlikləri tək bir cihazda aradan qaldıran öz-özünə bərpa olunan maqnitoelektrik sensor sistemi (SMES) hazırlayıb. Sistem, həm havada, həm də suda etibarlı şəkildə işləyən, öz-özünə işləyən toxunma və yaxınlıq sensorlarını daxili zədə aşkarlama və muxtar özünütəmir ilə birləşdirir.

Komanda, dalğıclara əl jestləri ilə simsiz əlaqə qurmağa imkan verən ağıllı dalğıc əlcəyində və sualtı obyektləri tuta bilən, eyni zamanda real vaxt rejimində zərərləri izləyə və bərpa edə bilən robot əldə SMES texnologiyasını nümayiş etdirdi. Texnologiya, davamlılıq və özünütəminatın vacib olduğu yumşaq robototexnika, elektron dərilər və digər sualtı insan-maşın interfeyslərində daha geniş istifadə edilə bilər.

Əsər 18 aprel 2026-cı ildə Advanced Materials jurnalında dərc edilmişdir.

Canlı dəri kimi zədəni hiss etmək və bərpa etmək

SMES həm toxunuşu, həm də ağrını hiss edə bilən və zədədən sonra özünü sağalda bilən bioloji dəridən ilhamlanıb. Cihaz bir neçə təbəqədən ibarətdir, o cümlədən elektromaqnit sensor təbəqəsinin üstündəki üst zədələnməni hiss edən təbəqə. Hər ikisi maye metal keçiricilərlə örtülmüş , uzanan, özünü sağaldan elastomer (rezinəbənzər polimer) üzərində qurulub.

Sensorun üst təbəqəsi sancıldıqda, deşildikdə və ya kəsildikdə, onun elektrik müqaviməti artır və canlı toxumadakı ağrı reaksiyasını təqlid edir. Daha sonra sistem özünü bərpa edə bilər, çünki yumşaq material geri dönən molekulyar qarşılıqlı təsirlərə malikdir. Zədələnmiş iki səth yenidən təmasda olduqda, hər iki tərəfdəki molekulyar qruplar yenidən birləşməyə meyllidir və bu da materialın bir-birinə bağlanmasına və ya “sağalmasına” imkan verir.

Məsələn, iynə sancmalarına məruz qaldıqdan sonra sensor saniyələr ərzində və xarici müdaxilə olmadan orijinal elektrik performansını bərpa edir. Kəsiklər kimi daha ciddi zədələnmələr üçün qısa mexaniki təzyiq ilkin təmirə səbəb olur və sensor daha uzun müddət sağaldıqdan sonra tam funksionallığını bərpa edir.

Özünü bərpa edən elastomer 92%-ə qədər elastik bərpaya nail olur və yüngül qızdırma altında havada yeddi gündən sonra təxminən 82%-ə, su altında isə 10 gündən sonra təxminən 100%-ə qədər sağalma səmərəliliyinə çatır. Diqqətəlayiq haldır ki, sensor bir çox materialın bir-birinə yapışmaqda çətinlik çəkdiyi və zədədən sonra mexaniki bütövlüyünü və hiss funksiyasını bərpa edə bildiyi halda, hətta tam suya batırıldıqda belə zədə aşkarlama və özünü bərpa etmə qabiliyyətlərini qoruyub saxlayır.

Tan dedi: “Bədənimizdə ağrı qoruyucu bir siqnaldır. O, bizə bir şeyin səhv olduğunu bildirir ki, daha çox zərər görməzdən əvvəl reaksiya verə bilək. İşimiz sualtı elektronikaya eyni qabiliyyəti verir və cihazların zədəni hiss etməsinə və müstəqil şəkildə sağalmağa başlamasına imkan verir.”Dosent Tan Yu Jun (solda), doktorant cənab Zhou Jinrun (sağda) və onların komandası toxunuşu və zədələnməni aşkarlaya, hətta suyun altında belə özünü bərpa edə və daha davamlı sualtı cihazları təmin edə bilən öz-özünə sağalma elektron dərisi hazırladılar. Mənbə: Dizayn və Mühəndislik Kolleci, NUS

Öz-özünə işləyən və uzunömürlü olmaq üçün hazırlanmış

SMES öz elektrik siqnallarını elektromaqnit induksiyası vasitəsilə yaradır – bu prinsip enerji sistemlərinin onurğasını təşkil edən generatorlar və transformatorların arxasındakı eynidir. Cihazın içərisində kiçik bir maqnit və maye metal məftildən ibarət bir rulon bitişik təbəqələrdə yerləşir. Bir cisim sensora basdıqda və ya ona yaxınlaşdıqda, maqnit ruloya nisbətən yerini dəyişir və dəyişən maqnit sahəsi gərginlik yaradır və bu da həm yaxınlıq sensorunu (fiziki təmas olmadan yaxınlıqdakı obyektləri aşkar etmək), həm də toxunma sensorunu (tətbiq olunan təzyiqi ölçmək) təmin edir. Bu öz-özünə işləyən dizayn, batareya girişinin məhdud olduğu sualtı mühitlərdə praktik üstünlük olan xarici enerji mənbəyinə ehtiyacı aradan qaldırır.

Sensor təxminən 41 millisaniyə cavab müddəti nümayiş etdirdi ki, bu da göz qırpımından təxminən 10 dəfə sürətlidir və 10.000 istifadə dövründən sonra sabit çıxışı qoruyub saxladı – bu, elektron cihazlar üçün geniş yayılmış bir etalondur – təkrar sualtı istifadə üçün lazım olan mexaniki davamlılığı nümayiş etdirir. Bundan əlavə, onun yaxınlıq sensoru performansı, simulyasiya edilmiş dəniz suyunda da daxil olmaqla, 10 günlük sualtı batırmadan sonra sabit qaldı.

Dalğıc əlcəklərindən robot əllərə qədər

Komanda real həyatda istifadəni nümayiş etdirmək üçün iki prototip hazırladı. Birincisi, simsiz sualtı rabitə üçün ağıllı dalğıc əlcəyi: Hər barmaq ucundakı sensorlar müxtəlif əl jestləri üçün fərqli gərginlik nümunələri yaradır və bunlar Bluetooth vasitəsilə smartfona ötürülür. Beş jest “Normal”, “Yuxarıya qalxmaq”, “Aşağı enmək”, “Tutmaq” və “Kömək etmək” kimi əmrlərlə əlaqələndirilir ki, bu da dalğıcların danışmadan status yeniləmələrini ötürməsinə imkan verir. Əlcəkdəki qırmızı LED-lər zədə sensoru ciddi zədə aşkar etdikdə yanır və real vaxt rejimində vizual xəbərdarlıq verir.

İkinci prototip, sualtı tutma və çatdırılma tapşırıqları üçün SMES texnologiyası ilə təchiz olunmuş robot əldir. Üç LED sensorun zədələnmə vəziyyətini real vaxt rejimində göstərir: normal işləmə üçün yaşıl, öz-özünə tez bir zamanda bərpa olunan kiçik zədələnmə üçün sarı və müdaxilə tələb edən ciddi struktur zədələnmə üçün qırmızı. Sınaq zamanı əl iti qabıqların yaratdığı deşilmə zədələrini aşkar edərkən və bərpa edərkən obyektləri uğurla tutub sualtı daşıdı.

Tan əlavə etdi: “Elektron dərimiz olan SMES, quruda, havada və ya su altında olsun, zədəni hiss edə, aşkarlaya və zədədən sonra bərpa edə bilər, lakin bunun üçün enerji tələb olunmur. Ümid edirik ki, SMES-i real robotlar, protezlər və geyilə bilən cihazlarla inteqrasiya edəcəyik. Əsas məqsəd, hətta gözlənilməz mühitlərdə belə ətraf mühiti hiss edə, zədələndiklərini tanıya və canlı dəri kimi funksiyalarını bərpa edə bilən yumşaq maşınlar hazırlamaqdır.”

Nəşr detalları

Xuan Zhang və digərləri, Sualtı Yumşaq Elektronika üçün Ağrı Sensorlu Özünü Sağalan Maqnitoelektrik Sensor, Qabaqcıl Materiallar (2026). DOI: 10.1002/adma.202523052

Jurnal məlumatları: Qabaqcıl materiallar 

Əsas anlayışlar

Ağıllı sensor metamateriallarıBioilhamlanmış yumşaq robotlarSinqapur Milli Universiteti tərəfindən təmin edilir