Het enige wat je nodig hebt is een rode stift en een laser om een sensor te bouwen
Misschien zonder dat we het weten, hebben we een flink aantal sensoren in onze zakken. Alleen al in de smartphone zit een accelerometer om beweging te detecteren, een gyroscoop voor rotatie, een nabijheidssensor die detecteert wanneer ons oor dichterbij komt en een vingerafdruksensor voor gezichtsherkenning. En de lijst wordt nog langer als we de andere elektronische apparaten die we dagelijks gebruiken, meerekenen: van smartwatches tot laptops , en dan hebben we het nog niet eens over de sensoren in huis voor domotica. Kortom, we leven omringd door een sensorische wereld, die essentieel is voor het verzamelen van gegevens.
Er wordt verwacht dat de sensorenmarkt een samengestelde jaarlijkse groei (CAGR) van 7,8% zal registreren gedurende de prognoseperiode voor de komende vijf jaar , en dat 50% van de netwerkverbonden apparaten IoT zal zijn. Hieruit kunnen we begrijpen waarom steeds meer onderzoek zich richt op het ontwerpen van sensoren, om zo goedkopere materialen en efficiëntere processen te ontwikkelen. Maar er is niet slechts één materiaal voor sensoren – veel hangt af van het soort gebruik – ook al wordt silicium zeker het meest gebruikt in elektronica. Uit Italië komt nu een zeer belangrijke ontdekking op het gebied van sensoren , die een kleine maar grote revolutie zou kunnen betekenen. En we zijn er bijna toevallig terechtgekomen, zoals Francesco Greco, hoogleraar bio-engineering aan het BioRobotics Institute van de Scuola Superiore Sant'Anna in Pisa , ons vertelt . Een promovendus van mij, Alexander Dallinger van de Universiteit van Graz in Oostenrijk, waar ik destijds in een overgangsfase zat, experimenteerde met polymeermaterialen en probeerde deze met behulp van een laser om te zetten in grafeen. Toevallig markeerde hij een te testen gebied met een rode stift. Toen de laserstraal eroverheen scheen, verscheen er een zwart spoor, typisch voor de vorming van grafeen. Vanaf daar begon het wetenschappelijk onderzoek dat leidde tot de ontdekking van een chemische substantie, aanwezig in het rood, Eosine Y, die de doorgang van de laser tegengaat bij temperaturen van ongeveer 3000 graden en de vorming van een poreus, niet-kristallijn grafeen mogelijk maakt "waarmee zowel geleidend materiaal dat sensoren zonder chemische processen en zonder oplosmiddelen produceert, tegen zeer lage kosten, omdat de inkt goedkoop is en het proces geen gecontroleerde omgevingen of complexe apparatuur vereist. De laser kan namelijk worden gebruikt om onderscheidingen of plaquettes te graveren en "in plaats van circuits of sensoren te monteren, die vaak zwaar, duur en omvangrijk zijn, kunnen we ze direct op de gewenste plek aanbrengen", legt professor Greco uit.
Toepassingsgericht gezien kunnen circuits en sensoren op veel verschillende oppervlakken worden gemaakt, zoals glas, keramiek, hout en textiel. Ook zijn er veel technologische toepassingen denkbaar. Op het gebied van printbare elektronica worden geleidende inkten (bijvoorbeeld gemaakt van metaaldeeltjes) normaal gesproken gebruikt om circuits en sensoren te maken, terwijl "je met deze aanpak het printen van een heel normale gekleurde inkt kunt gebruiken en vervolgens het circuit of de grafeensensor kunt definiëren". Een bijzonder belangrijk gebied om lokaal de temperatuur te monitoren, zijn computer- en smartphonechips. Deze chips hebben de neiging oververhit te raken en het handhaven van de juiste temperatuur is essentieel voor hun werking. “Onze techniek maakt het mogelijk om op een niet-invasieve manier temperatuursensoren op de behuizing of zelfs rechtstreeks op de chipverpakking te creëren, zonder de omvang en het gewicht te vergroten.”
Als we verder kijken, denken we aan de automobielsector . Onze auto's zijn tegenwoordig verbonden en sensoren worden veel gebruikt, niet alleen voor elektronische functies, maar ook voor mechanische componenten, carrosserieën en passagiersruimten. Volgens de professor die de uitvinding heeft gepatenteerd, is het "noodzakelijk om circuits en sensoren op een minimaal invasieve manier aan te brengen. Zo hoeft er geen montage of bedrading te worden uitgevoerd om omgevingssensoren te creëren". Voor alledaags gebruik is het echter interessant om te weten wat de temperatuur is van je kopje koffie, zodat je optimaal kunt genieten van je dagelijkse ontspanningsmoment. En het zal mogelijk zijn, blijkbaar met printbare sensoren. In plaats daarvan "zou het voor IoT-toepassingen gebruikt kunnen worden op objecten die gesensoriseerd moeten worden, die parameters kunnen detecteren en communiceren dankzij het gebruik van draadloze technologieën".
Ondertussen gaat het onderzoek door, want het is de bedoeling het toepassingsgebied uit te breiden en fysieke en chemische sensoren te ontwikkelen voor temperatuur, vervorming en druk, bestemd voor industriële toepassingen of voor medische apparaten, of deze te integreren op robotachtige oppervlakken, met name in het baanbrekende gebied van zachte robotica. Om het gaspedaal van de duurzaamheid in te drukken, onderzoekt het onderzoeksteam van Sant'Anna in Pisa een ander gebied: het gebruik van natuurlijke kleurstoffen afkomstig van planten- of voedselresten met chemische structuren die lijken op die van eosine, waaruit grafeen is ontwikkeld. Om de impact op het milieu te verminderen.
La Repubblica
