Az ETH Zurich kutatói által kifejlesztett új érzékelőnek a potenciálja megvan arra, hogy milliószámra megszabadítsa a világot az elemektől – állítják a készítői. A hagyományos érzékelőkkel ellentétben ez az érzékelő nem igényel rendszeres elemcserét vagy elektromos energiát.
Jelenleg az érzékelők széles körben használatosak világszerte különböző kulcsfontosságú szextekben, például a veszélyes hangok épületekben történő figyelésében vagy a halláskárosult személyek segítésében. Azonban folyamatos energiával kell ellátni őket, gyakran elemekre támaszkodva, amelyeket rendszeresen ki kell cserélni, ezáltal jelentős hulladék keletkezik. Az Európai Unió becslései szerint 2025-re naponta 78 millió elemet fognak kidobni, amelyek mindegyike olyan anyagokat tartalmaz, amelyeket nehéz kinyerni és környezetszennyezőek.
Az új mechanikai érzékelő kizárólag mechanikai alapon működik, a készítők szerint. „Csak kihasználja a hanghullámokban jelen lévő rezgések energiáját” – mondja Johan Robertson az ETH Zurich-ről, a projekt egyik vezetője. Az érzékelő képes reagálni bizonyos hangokra, például egy adott szóra vagy generált zajra. Csak ezek a specifikus hanghullámok indíthatják rezgésbe az érzékelőt, amely elektromos impulzust generál és aktiválja az elektronikus eszközt, jelezve, hogy az bekapcsolódott.
A mechanikai rendszer még a szavak között is képes különbséget tenni. A készítők azt állítják, hogy pusztán hangenergia alapján képes megkülönböztetni a „három” és a „négy” szavakat.
A jövőben a készítők fejlettebb funkciókat terveznek bevezetni. Ide tartozhat az akár 12 különböző szó megkülönböztetésének képessége, ami hasznos lehet gépvezérlési parancsokhoz, mint például az „on” és „off”.
A kutatásban elért áttörés az úgynevezett „metamateriál” fejlesztésében rejlik, amely tulajdonságait nem magától az anyagtól, hanem annak szerkezetétől kapja. Valójában az érzékelőben használt anyagok viszonylag egyszerűek – tiszta szilikonból készülnek – és ezért környezetbarátabbnak tekinthetők.
Az érzékelőket felhasználhatják például földrengések vagy épületek monitorozására annak érdekében, hogy észleljék, ha egy épület veszélyesen repedezik. Használhatók olajfúró kutakban is, hogy észleljék a szivárgó gázt, ami veszélyt jelenthet.
A kutatók szerint a rendszer hasznos lehet orvosi eszközökben is. Jelenleg például a cochlea-építőknek naponta több elemet kell cserélniük, ami elkerülhető lenne. Ez lehetővé teheti teljesen új érzékelők fejlesztését, amelyek kisebbek lehetnek, mivel nem igényelnek elemeket, például a szemnyomás mérésére.
Az érzékelő fejlesztését a „In-Sensor Passive Speech Classification with Phononic Metamaterials” című új kiadványban ismertetik, amely a Advanced Functional Materials című folyóiratban jelent meg.
Gyakran feltett kérdések (FAQ)
1. Milyen újító megoldást fejlesztettek ki az ETH Zurich kutatói?
A kutatók egy olyan érzékelőt fejlesztettek ki, amely nem igényel rendszeres elemcserét vagy elektromos energiát. Az energia kihasználja a hanghullámokban jelen lévő rezgéseket.
2. Mely kontextusokban használják általában az érzékelőket?
Az érzékelőket széleskörűen használják különböző kulcsfontosságú kontextusokban, mint például veszélyes hangok épületeken történő monitorozása, halláskárosultak segítése, földrengések vagy épületek monitorozása, és gázszivárgás észlelése.
3. Miért problémás a rendszeres elemcsere?
A rendszeres elemcserék jelentős hulladékot eredményeznek, és az elemekben használt anyagok nehéz kinyerni és környezetszennyezőek. Becslések szerint 2025-re naponta 78 millió elemet fognak kidobni.
4. Hogyan működik az új mechanikai érzékelő?
Az érzékelő kizárólag mechanikai alapon működik, a hanghullámokban jelen lévő rezgések energiáját kihasználva. Bizonyos hanghullámok rezgésbe hozzák az érzékelőt, ami elektromos impulzust generál és aktiválja az elektronikus eszközt.
5. Képes az új érzékelő szavak között megkülönböztetni?
Igen, a mechanikai rendszer képes különbséget tenni a szavak között. A készítők állítják, hogy pusztán hangenergia alapján képes megkülönböztetni a „három” és a „négy” szavakat.
6. Milyen funkciók kerülhetnek bevezetésre a jövőben?
A készítők tervezik a fejlettebb funkciók bevezetését, mint például akár 12 különböző szó megkülönböztetése, ami hasznos lehet gépvezérléshez.
7. Milyen alkalmazási területei vannak az érzékelőnek?
Az érzékelőket használhatják épületek monitorozására, gázszivárgás észlelésére olajfúró kutakban, orvosi eszközökben (például cochlea-építőkben) és más területeken, ahol a hangok észlelése és elemzése szükséges.
Definitions:
1. Érzékelő – egy eszköz, amelyet adott paraméterek vagy események észlelésére, mérésére vagy monitorozására használnak.
2. Rezgési energia – a részecskék mozgásával kapcsolatos rezgések formájában jelentkező energi
3. Elektromos impulzus – pillanatnyi elektromos áramfolyam.
4. Metamateriál – olyan anyag, amelynek szokatlan tulajdonságai a szerkezetéből származnak, és nem magától az anyagtól.
Ajánlott kapcsolódó linkek:
– ETH Zurich
– EU: Elemek és akkumulátorok
– Az érzékelőről szóló új tudományos kiadvány
The source of the article is from the blog enp.gr