Het team van prof. Chen Tao aan het Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) heeft een flexibele en zelfaanpassende luchtstroomsensor ontwikkeld, mogelijk gemaakt door bio-geïnspireerde dunne membraan, die wordt gemedieerd door het omkeerbare microspring-effect. De studie is gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialen .

Luchtstroomsensoren op basis van een mechanisch vervormingsmechanisme hebben steeds meer aandacht getrokken dankzij hun uitstekende flexibiliteit en gevoeligheid. Echter, het vervaardigen van zeer gevoelige en zelfaanpassende luchtstroomsensoren via gemakkelijke en controleerbare methoden blijft een uitdaging.

Geïnspireerd door het vleugelmembraan van de vleermuis dat een uniek luchtstroomdetectievermogen vertoont, onderzoekers van NIMTE maakten grafeen/enkelwandige nanobuisjes (SWNT's)-Ecoflex-membraan (GSEM), die willekeurig kan worden overgedragen en vervolgens kan worden aangepast aan diverse vlakke/bochten en gladde/ruwe oppervlakken.

Dankzij het omkeerbare microspring-effect, onderzoekers ontwikkelden een zeer gevoelige en zelfaanpassende op GSEM gebaseerde luchtstroomsensor.

Wanneer luchtstroom werd toegepast, de microschaalvervorming van tussenlaagse SWNT's leidde tot een aanzienlijke variatie van contactweerstand, de ontwikkelde op GSEM gebaseerde luchtstroomsensor voorzien van superieure eigenschappen, waaronder de ultralage detectielimiet voor de luchtstroomsnelheid (0,0176 m s-1), snelle responstijd (~ 1,04 s) en hersteltijd (~ 1,28 s).

Als proof-of-concept, de op GSEM gebaseerde luchtstroomsensor kan worden gebruikt om contactloze manipulatie te realiseren. Via een drempelcontrole, het werd toegepast op een slim raamsysteem om het intelligente open- en sluitgedrag met succes te realiseren.

In aanvulling, onderzoekers ontwierpen een reeks luchtstroomsensoren om de grootte en ruimtelijke verdeling van de toegepaste luchtstroomstimulus te differentiëren. Geïntegreerd in een draadloos voertuigmodelsysteem, de op GSEM gebaseerde luchtstroomsensor kan de stroomsnelheidsinformatie gevoelig vastleggen om realtime manipulatie van bewegingsrichting te realiseren.

Dit op microspring-effect gebaseerde luchtstroomdetectiesysteem vertoont een groot potentieel op het gebied van draagbare elektronica en contactloze intelligente manipulatie.