Bataryasız kendi kendini onaran sualtı sensörü geliştirildi

Sualtı araştırmaları, deniz altı kaynak yönetimi ve otonom robotik sistemlerde cihazların dayanıklılığı ile operasyonel ömrü önemli maliyet unsurları arasında yer alıyor. Tuzlu suyun korozyon etkisi, yüksek basınç ve mekanik delinmeler nedeniyle arızalanan geleneksel sensörlere alternatif olarak Singapur Ulusal Üniversitesi araştırmacıları yeni bir malzeme sistemi geliştirdi. Singapur Ulusal Üniversitesi Tasarım ve Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü’nden Yardımcı Doçent Tan Yu Jun liderliğindeki ekip, su altında delinse veya kesilse dahi kendi kendini onarabilen, harici bataryaya ihtiyaç duymayan ve gerçek zamanlı hasar tespiti yapabilen kendi kendini onaran manyetoelektrik sensör sistemini geliştirdi.

HASARI AĞRI TEPKİSİYLE ALGILIYOR

SMES adı verilen teknoloji, mekanik hasarı anında algılayan ve ardından moleküler düzeyde iyileşen biyolojik deriden esinlenerek tasarlandı. Esnek ve kendi kendini onarabilen bir elastomer üzerine sıvı metal iletkenlerin yerleştirilmesiyle oluşturulan sistem, çift katmanlı bir yapıya sahip. Sensörün üst katmanı delindiğinde veya kesildiğinde elektriksel direnç hızla yükseliyor. Bu değişim, canlı dokudaki ağrı tepkisini taklit ederek sistemi hasara karşı uyarıyor. Hasar gören yüzeyler yeniden temas ettiğinde moleküler gruplar kendiliğinden bağlanıyor. İğne batması gibi hafif hasarlarda sistem, dışarıdan müdahaleye ihtiyaç duymadan saniyeler içinde önceki performansına dönebiliyor. Elastomer yapı yüzde 92’ye varan elastik geri kazanım oranı sağlıyor. Hafif ısı desteğiyle yapılan testlerde malzeme, yedi gün sonunda havada yaklaşık yüzde 82 oranında iyileşirken, su altında 10 gün içinde yüzde 100’e yakın onarım verimliliğine ulaştı.

KENDİ ELEKTRİK SİNYALİNİ ÜRETİYOR

Sistem, harici güç kaynağına veya pile ihtiyaç duymadan elektromanyetik indüksiyon yoluyla kendi elektrik sinyalini oluşturuyor. Cihazın katmanlarında yer alan mikro mıknatıs ile sıvı metal bobin, fiziksel baskı veya yaklaşma sırasında yer değiştirerek voltaj üretiyor. Bu sayede sensör hem dokunsal basıncı hem de temas gerçekleşmeden nesnelerin yakınlığını ölçebiliyor. 41 milisaniyelik tepki süresine sahip sensör, 10 bin kullanım döngüsünün ardından mekanik kararlılığını korudu. Simüle edilmiş deniz suyunda gerçekleştirilen 10 günlük daldırma testinde de hassasiyet kaybı yaşanmadı.

AKILLI DALIŞ ELDİVENİ GELİŞTİRİLDİ

Araştırma ekibi, teknolojinin saha kullanımını göstermek amacıyla akıllı dalış eldiveni ve endüstriyel robotik el olmak üzere iki prototip geliştirdi. Akıllı dalış eldiveni, dalgıçların su altında konuşmadan el hareketleriyle iletişim kurmasını sağlıyor. Parmak uçlarındaki sensörlerin oluşturduğu voltaj kalıpları Bluetooth üzerinden akıllı telefona aktarılıyor ve “Aşağı iniyorum”, “Yukarı çıkıyorum” veya “Yardım” gibi komutlara dönüştürülüyor. Eldivende ciddi bir delinme meydana geldiğinde kırmızı LED’ler yanarak görsel uyarı veriyor. Endüstriyel robotik el ise keskin deniz kabukları veya kayaların neden olduğu yırtılmaları algılayıp kendi kendini onarabiliyor. Sistem aynı zamanda su altındaki nesneleri kavrayıp taşıyabiliyor. Yardımcı Doçent Tan Yu Jun, “Vücudumuzda ağrı, koruyucu bir alarm görevi görür. Çalışmamız, su altı elektroniğine aynı yeteneği kazandırarak cihazların yaralanmayı algılamasını ve otonom olarak iyileşmeye başlamasını sağlıyor. Nihai hedefimiz, tıpkı canlı deri gibi işlevlerini geri kazanabilen yumuşak makineler ve protezler geliştirmektir” dedi.