Wetenschappers van het Laboratorium voor Organische Elektronica hebben een ultragevoelige warmtesensor ontwikkeld die flexibel is, transparant en bedrukbaar. De resultaten hebben potentieel voor een breed scala aan toepassingen - van wondgenezing en elektronische huid tot slimme gebouwen.

De ultragevoelige warmtesensor is gebaseerd op het feit dat bepaalde materialen thermo-elektrisch zijn. De elektronen in een thermo-elektrisch materiaal bewegen van de koude kant naar de warme kant wanneer er een temperatuurverschil ontstaat tussen de twee kanten, en er ontstaat een spanningsverschil. In dit huidige project, echter, de onderzoekers hebben een thermo-elektrisch materiaal ontwikkeld dat ionen gebruikt als ladingsdragers in plaats van elektronen, en het effect is honderd keer groter.

Een thermo-elektrisch materiaal dat elektronen gebruikt, kan 100 µV/K (microvolt per Kelvin) wat te vergelijken is met 10 mV/K van het nieuwe materiaal. Het signaal is dus 100 keer sterker, en een klein temperatuurverschil geeft een sterk signaal.

De resultaten van het onderzoek, uitgevoerd door wetenschappers van het Laboratorium voor Organische Elektronica aan de Universiteit van Linköping, Chalmers University of Technology, Stuttgart Media University en de Universiteit van Kentucky, zijn gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Dan Zhao, research fellow aan de Universiteit van Linköping en een van de drie hoofdauteurs van het artikel, heeft het nieuwe materiaal ontdekt, een elektrolyt dat bestaat uit een gel van verschillende ionische polymeren. Sommige van de componenten zijn polymeren van het p-type, waarin positief geladen ionen de stroom voeren. Dergelijke polymeren zijn bekend uit eerder werk. Echter, ze heeft ook een sterk geleidende polymeergel van het n-type gevonden, waarin negatief geladen ionen de stroom voeren. Tot nu toe waren er maar weinig van dergelijke materialen beschikbaar.

Met behulp van eerdere resultaten van werk met elektrolyten voor gedrukte elektronica, de onderzoekers hebben nu de eerste geprinte thermo-elektrische module ter wereld ontwikkeld die ionen als ladingsdragers gebruikt. De module bestaat uit gekoppelde n- en p-benen, waarbij het aantal beenverbindingen bepaalt hoe sterk een signaal wordt geproduceerd. De wetenschappers hebben zeefdruk gebruikt om een ​​zeer gevoelige warmtesensor te maken, gebaseerd op de verschillende en complementaire polymeren. De warmtesensor heeft het vermogen om een ​​klein temperatuurverschil om te zetten in een sterk signaal:een module met 36 aangesloten poten geeft 0,333 V voor een temperatuurverschil van 1 K.

"Het materiaal is transparant, zacht en flexibel en kan worden gebruikt in een zeer gevoelig product dat kan worden bedrukt en op deze manier op grote oppervlakken kan worden gebruikt. Toepassingen zijn te vinden binnen wondgenezing, waar een verband wordt gebruikt dat de voortgang van het genezingsproces laat zien, en voor elektronische huid, ' zegt Dan Zhao.

Een andere mogelijke toepassing is temperatuuruitwisseling in slimme gebouwen.