Nieuw Polymermengsel Levert Ultra-Gevoelige Thermische Sensor Op

Er is een ultra-gevoelige warmtesensor ontwikkeld die gebaseerd is op het feit dat bepaalde materialen thermoelektrisch zijn. De elektronen in een thermoelektrisch materiaal bewegen van de koude kant naar de warme kant wanneer een temperatuurverschil ontstaat tussen de twee kanten en een spanningsverschil ontstaat. In dit project hebben onderzoekers een thermoelektrisch materiaal ontwikkeld dat ionen als ladingsdragers gebruikt in plaats van elektronen, en het effect is 100 keer groter.

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

Het nieuwe materiaal is een elektrolyt die bestaat uit een gel van verschillende ionische polymeren. Sommige van de componenten zijn p-type polymeren, waarin positief geladen ionen de stroom dragen. Een hoog geleidend polymere gel van n-type is ontdekt waarin negatief geladen ionen de stroom dragen. Zeer weinig dergelijke materialen zijn tot nu toe beschikbaar geweest.

Met behulp van eerdere resultaten uit werk met elektrolyten voor geprint elektronica, hebben de onderzoekers nu de eerste geprint thermoelektrische module ontwikkeld die gelinkte n- en p-benen gebruikt, waarbij het aantal beenverbindingen bepaalt hoe sterk een signaal geproduceerd wordt. De wetenschappers hebben schermprint gebruikt om een hooggevoelige warmtesensor te produceren gebaseerd op de verschillende en complementaire polymeren. De warmtesensor heeft de capaciteit om een minuscuul temperatuurverschil om te zetten in een sterk signaal: een module met 36 verbonden benen geeft 0,333 V voor een temperatuurverschil van 1 K.