Polymeermengsel creëert ultragevoelige warmtesensor

Er is een ultragevoelige warmtesensor ontwikkeld die 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 een spanningsverschil ontstaat. In dit project ontwikkelden onderzoekers een thermo-elektrisch materiaal dat ionen gebruikt als ladingsdragers in plaats van elektronen, en het effect is 100 keer groter.

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

Het nieuwe materiaal is een elektrolyt dat bestaat uit een gel van verschillende ionische polymeren. Sommige componenten zijn polymeren van het p-type, waarin positief geladen ionen de stroom voeren. Er werd een sterk geleidende polymeergel van het n-type ontdekt waarin negatief geladen ionen de stroom voeren. Tot nu toe waren er maar heel weinig van dergelijke materialen beschikbaar.

Met behulp van eerdere resultaten van werk met elektrolyten voor geprinte elektronica hebben de onderzoekers nu de eerste geprinte thermo-elektrische module ontwikkeld die gebruik maakt van gekoppelde n- en p-legs, waarbij het aantal pootverbindingen bepaalt hoe sterk een signaal wordt geproduceerd. De wetenschappers hebben zeefdruk gebruikt om een ​​zeer gevoelige warmtesensor te maken op basis van de verschillende en complementaire polymeren. De warmtesensor heeft de mogelijkheid 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.