В ходе нового исследования с участием профессора Нортумбрийского университета был разработан носимый датчик, способный передавать информацию по беспроводной сети с помощью акустических волн через воздух и воду.
Профессор Ричард Фу и его партнеры по исследованию во главе с профессором Цзинь Се из Чжэцзянского университета в Китае считают, что гибкое устройство с достаточной гибкостью, чтобы его можно было вставить в носимый пластырь, может иметь множество применений в здравоохранении и водном хозяйстве.
Интерес к расширению возможностей гибких и беспроводных датчиков находится на рекордно высоком уровне благодаря их широкому использованию в носимой электронике, такой как смарт-часы и Интернет вещей (IoT) или умные домашние устройства, которые в настоящее время являются обычным явлением во всем мире.
Однако многим датчикам требуется дополнительная антенна для реализации функций беспроводной связи или работы в реальном времени, что влияет на их размер. Было показано, что характеристики тех, которые работают с радиочастотными сигналами (РЧ), ухудшаются при использовании в воде и внутри металла.
Чтобы найти решение, исследовательские группы под руководством профессора Фу и профессора Се работали вместе, чтобы определить поверхностные материалы, достаточно гибкие, чтобы выдерживать крошечные вибрации, способные передавать и получать информацию, чтобы разработать свое устройство в виде носимого пластыря.
Они считают, что конструкция многофункциональна и может быть использована, например, для беспроводной передачи информации о частоте сердечных сокращений пациента во время лечения в больнице. Датчики также доказали свою эффективность в испытаниях в воде и могут иметь практическое применение, включая диагностику места возникновения проблемы с техническим обслуживанием, такой как засор, внутри металлической водопроводной трубы.
Исследовательская статья, недавно опубликованная в журнале Advanced Functional Materials , подробно описывает новаторскую работу обеих исследовательских групп.
Профессор Фу объяснил: «Мы считаем настоящим прорывом использование многофункционального и гибкого устройства звуковых волн, работающего на электричестве, возникающем в результате давления и тепла (пьезоэлектричество), для достижения интегрированных функций обнаружения, акустической связи и позиционирования».
Профессор Се добавил: «Основываясь на этой новой методологии, этот тип датчика может служить акустическим передатчиком и приемником (приемопередатчиком) без какой-либо дополнительной антенны, что уменьшает сложность и размер системы. Из-за низкой скорости акустических волн, акустическая дальность и позиционирование могут выполняться напрямую, что значительно повышает точность по сравнению с методами, основанными на Bluetooth и радиочастотной идентификации (RFID)».
Исследование было поддержано студентами из Чжэцзянского университета во время визита в Нортумбрийский университет, а также получило некоторую поддержку от Проекта международного обмена Королевского общества.
Профессор Фу, основная область исследований которого связана с интеллектуальными материалами, тонкими пленками и микросистемами, уже несколько лет работает с коллегами и исследователями из провинции Чжэцзян. Их исследование также подготовило статьи, опубликованные в научных журналах, включая Nano Energy , ACS Applied Materials & Interfaces , ACS Sensors , Microsystems & Nanoengineering и Applied Physics Letters .
Доктор Ричард Биннс, заведующий кафедрой математики, физики и электротехники Университета Нортумбрии, сказал: «Сотрудничество является важной частью исследовательской культуры в Нортумбрии. Мы тесно сотрудничаем с сотнями партнерских университетов, колледжей и школ по всему миру.
«Приятно видеть тесное партнерство между Университетом Нортумбрии и Чжэцзянским университетом, позволяющее получать качественные результаты исследований, а также преимущества совместной работы сотрудников и студентов обоих университетов».
