Como parte de la investigación acústica en curso en la Universidad de Binghamton, el distinguido profesor Ron Miles de la Universidad Estatal de Nueva York ha creado un sensor funcional con la menor resistencia posible al movimiento. El sensor delgado y flexible es ideal para detectar sonidos porque se puede mover con elflujo de aire producido incluso por los ruidos más suaves y resuelve problemas con acelerómetros, micrófonos y muchos otros sensores similares.
"El objetivo era crear un sensor que solo resista la gravedad", dijo Miles. "El sensor necesitaba permanecer conectado al dispositivo, pero aparte de eso, quería que se moviera incluso con el más mínimo sonido o movimiento del aire."
El poder moverse con el aire es la forma en que los sensores pueden saber cuándo hay un sonido y de qué dirección proviene.
Miles avanzó con los sensores acústicos en 2017 utilizando seda de araña bañada en oro como un sensor delgado y flexible para hacer un micrófono con una respuesta de frecuencia notablemente plana. Este sensor incorporó un imán para convertir el movimiento de la seda en una señal electrónica.
Como alternativa al uso de un imán, Miles se propuso crear un sensor capacitivo. En lugar de necesitar un imán, un sensor capacitivo requiere un voltaje agregado a través de electrodos.
Cada año se producen dos mil millones de micrófonos capacitivos, pero hacerlos pequeños y efectivos conlleva algunos desafíos.
Su nueva plataforma proporciona una forma de detectar el movimiento de fibras o películas extremadamente delgadas al detectar cambios en un campo eléctrico sin el uso de un imán.
Hasta ahora no era factible utilizar la detección capacitiva en materiales delgados y extremadamente flexibles porque necesitaban resistir fuerzas electrostáticas que pueden dañarlos o impedir su movimiento.
"Los investigadores quieren que el sensor se mueva con pequeñas fuerzas del sonido, sin verse afectado por las fuerzas electrostáticas", dijo Miles.
En este trabajo más reciente, Miles ha encontrado un diseño que permite que el sensor delgado y flexible, que podría ser seda de araña o cualquier otro material igualmente delgado, oscile por encima de dos electrodos fijos.
"Debido a que el sensor está en un ángulo de 90 grados con respecto a los electrodos, las fuerzas electrostáticas no afectan su movimiento", dijo Miles.
Esta es una parte crítica del diseño porque los sensores deben tener un voltaje de polarización alto, el voltaje requerido para que un dispositivo funcione, para ser efectivo, ya que la sensibilidad del sensor aumenta con un voltaje de polarización alto.
Este diseño significa que los sensores capacitivos, como los que se usan en los teléfonos inteligentes, pueden ser más pequeños y más eficientes.
Miles dijo que el diseño único también proporciona algunos otros beneficios importantes en varias aplicaciones.
"La forma en que está diseñado el sensor ahora significa que tiene una energía potencial casi constante, pero también puede volver a su equilibrio después de grandes movimientos".
La investigación de Miles fue financiada en parte por una subvención de la National Science Foundation NSF y sus diseños funcionales están pendientes de patente. Este trabajo se ha publicado recientemente en el Diario de sensores IEEE .
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Materiales proporcionados por Universidad de Binghamton . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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