Un sensor autopotente inspirado en origen para Wearbals inteligentes

El arte del plegamiento de papel japonés se ha desarrollado hasta una herramienta importante en ciencia y tecnología, principalmente a partir de la práctica formal y decorativa. Desde paneles solares en el espacio con sus aplicaciones hasta robots autoensamblables, Origemi ha revolucionado el diseño de soluciones de ingeniería modernas.

Una de esas solución notable es un nanogenor triboeléctrico original corrugado (Co-HENG), un sensor de corte de energía inteligente y flexible que combina un efecto tribalico con tecnología autónoma para crear potencia. La generación triboeléctrica es el proceso de producción de electricidad al cambiar la velocidad mecánica, como el contacto y la separación entre los materiales, en la energía eléctrica.

Recientemente, un equipo de investigadores dirigido por el Instituto de Tecnología de Shibaura, el profesor asociado japonés Hiroki Shigemune desarrolló una cooperativa suavizada con Shibaura Higoshi y el Sr. Dachi Naritomy con Shri Haruki Higoshi y el Sr. Dachi Naritomy, con Japón, con Japón. En este estudio, el equipo aplastó el electrodo de cobre (capa conductora) en papel y una lámina de polytrichelein (capa triboeléctrica). La solución autocumidada se imprimió en líneas en el sustrato utilizando una impresora de inyección de tinta.

Al recolectar papel en una estructura 3D, los investigadores adquirieron un sensor ligero, de bajo costo, ecológico y autoperado. Este estudio fue publicado en línea en la revista. Tecnologías de materiales avanzados El 1 de abril de 2025.

Dr. "Nos inspiramos en la elegancia estructural de Origemi y las soluciones de sensores de mantenimiento duraderas", dice Shigmune. Por lo tanto, combinamos Origemi con los efectos tribales para desbloquear un sistema inteligente, que puede construir y fortalecernos. "

El dispositivo funciona convirtiendo el estrés mecánico en señales eléctricas a través de la fricción entre los materiales conductores y dieléctricos laminados. Dado que el sensor también utiliza tecnología de papel holgada, no requiere plegamiento manual y reduce los esfuerzos de construcción para una herramienta poderosa para los dispositivos inteligentes de próxima generación.

Una vez desarrolladas, las propiedades mecánicas de las estructuras basadas en el documento auto-tejido se estudiaron completamente, analizando cómo el ancho de la línea impreso y el grosor del papel afectan el ángulo de pliegue y la fuerza de restauración. Primero probaron los parámetros para el mismo pliegue y luego lo extendieron a una estructura corrugada multi-tuna para aumentar el rendimiento de la salida. En particular, las conexiones en serie de varios pliegues originales condujeron a un aumento significativo en la generación de energía con una excelente durabilidad de más de 1,000 ciclos de compresión.

Además, los investigadores demostraron su aplicación del mundo real en un sistema de amortiguación inteligente. Cada vez que se dejaba caer un objeto en el co-picor, generaba señales eléctricas en línea con la fuerza de compresión impuesta por el objeto. Estos signos se analizaron utilizando el aprendizaje automático (LightGBM), y permitió que el sistema identifique el objeto. El sistema puede identificar objetos con una notable precisión del 98.9%: calentar sus aplicaciones potenciales en logística y envasado inteligente.

"La logística de amortiguación inteligente puede tener un cambio de juego. Usando el sistema Co-Tang, los objetos caídos se pueden identificar y monitorear automáticamente en tiempo real, se pueden ofrecer nuevas capacidades en el seguimiento del envío y la verificación de la integridad del producto", dice Sri Higoshi.

Además de la logística, los nanogeneradores desarrollados también encuentran aplicaciones en equipos médicos y la industria electrónica. La alta flexibilidad de Co-Tang puede ser beneficiosa para la velocidad del cuerpo, la asana o el monitoreo de efectos externos en el tiempo real, especialmente para el cuidado de edad avanzada. Su diseño compacto es ideal para dispositivos suaves, móviles y a pedido con aplicaciones prometedoras en plataformas de monitoreo de salud individual basadas en IoT.

Además de sus propiedades, la naturaleza plegable de Co-Tang también reduce los costos de almacenamiento y transporte, que son esenciales para aplicaciones industriales y escalabilidad.