به گزارش ثریا حسگرهایی که برای نظارت بر محیط‌های خشن استفاده می‌شوند، با وجود دماهای بالا و شرایط سخت، نیاز به اندازه‌گیری قابل اعتماد دارند. اکنون پژوهشگران یک حسگر پیزوالکتریک ساخته‌اند که می‌تواند در دمای فوران گدازه مافیک که داغ‌ترین نوع گدازه روی زمین است، کار کند.
هوافضا، انرژی، حمل و نقل و حوزه دفاعی، همگی دارای محیط‌های خشن و شدیدی هستند که هنگام توسعه حسگرها برای نظارت بر پارامترهای فیزیکی و مکانیکی مانند فشار، نیرو و شتاب چالش‌هایی را ایجاد می‌کنند.
حسگرها برای کار در این محیط‌ها باید بتوانند در برابر دمای بسیار بالا و شرایط سخت مقاومت کنند. برای مثال، توربوماشین‌های هوافضا، دمایی بین ۷۵ درجه سانتیگراد تا ۵۰۰ درجه سانتیگراد تولید می‌کنند. راکتورهای هسته‌ای در دمای بین ۳۰۰ درجه سانتیگراد تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد کار می‌کنند و دما در خطوط لوله مورد استفاده در صنعت پتروشیمی از سرمای نزدیک به قطب شمال تا گرمای شدید بیابان‌ها متفاوت است.
پژوهشگران دانشگاه هیوستون یک حسگر پیزوالکتریک ساخته‌اند که می‌تواند این شرایط دشوار و پرفشار را تحمل کند و در عین حال حساس و قابل اعتماد باقی بماند.
جائئه هیون ریو، نویسنده مسئول این مطالعه گفت: حسگرهای بسیار حساس، قابل اعتماد و بادوام که می‌توانند چنین محیط‌های شدیدی را تحمل کنند، برای کارایی، نگهداری و یکپارچگی این برنامه‌ها ضروری هستند.
منظور از پیزوالکتریک، بار الکتریکی است که در مواد جامد، زمانی که تحت فشار مکانیکی قرار می‌گیرند، تجمع می‌یابد. حسگرهای پیزوالکتریک تغییرات فشار، شتاب یا کشش را با تبدیل آنها به بار الکتریکی اندازه‌گیری می‌کنند.
یکی از ویژگی‌های غیرمعمولی که برخی سرامیک‌ها و پلیمرها از خود نشان می‌دهند، پدیده پیزوالکتریک یا اثر فشاربرقی است. با اعمال نیروی خارجی، دوقطبی‌های این سرامیک‌ها تحریک می‌شوند و میدان الکتریکی ایجاد می‌شود. وارونه کردن اثر نیرو (مثلاً از کششی به فشاری) جهت میدان را معکوس می‌کند.
از مواد پیزوالکتریک در مبدل‌ها و وسایلی که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند یا برعکس استفاده می‌شود. کاربردهای نام آشنایی از جمله گرامافون، میکروفون‌ها، مولدهای فراصوت و حسگرهای سونار از خاصیت پیزوالکتریک استفاده می‌کنند.
اثر پیزوالکتریک توانایی برخی مواد برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی است. این اثر را برادران کوری، پیر و ژاک کوری در دهه ۱۸۸۰ کشف کردند. موادی که این پدیده را از خود بروز می‌دهند، مواد پیزوالکتریک نامیده می‌شوند. اثر پیزوالکتریک در انواع بسیاری از مواد از جمله تک بلورها، سرامیک‌ها، پلیمرها(بسپارها) و مواد مرکب دیده می‌شود.
گروه پژوهشی این مطالعه قبلاً یک حسگر فشار پیزوالکتریک گالیوم نیترید(GaN) ساخته بود که برای استفاده در محیط‌های شدید طراحی شده بود. با این حال، آنها دریافتند که حساسیت حسگر در دمای بالاتر از ۳۵۰ درجه سانتیگراد کاهش می‌یابد.
اگرچه GaN یک نیمه هادی Bandgap (فاصله باند) است، اما پژوهشگران تصور کردند که کاهش حساسیت به دلیل پهن نبودن فاصله باند به اندازه کافی است. فاصله باند یا Bandgap به حداقل انرژی مورد نیاز برای تحریک یک الکترون و تولید رسانایی الکتریکی گفته می‌شود.
بنابراین پژوهشگران یک حسگر جدید با استفاده از آلومینیوم نیترید(AlN) ساختند.
پژوهشگران عملکرد حسگرهای AlN و GaN را با قرار دادن آنها در یک کوره لوله‌ای و افزایش حرارت از ۱۰۰ درجه سانتیگراد به ۹۰۰ درجه سانتیگراد مقایسه کردند و از گاز نیتروژن تنظیم شده با فشار برای ارزیابی قابلیت‌های سنجش فشار آنها استفاده شد.
در مقایسه با حسگر GaN مشخص شد که حسگر AlN دارای فاصله باند وسیع‌تری است و می‌تواند در دماهای بالاتر به خوبی عمل کند و در عین حال اندازه‌گیری‌های سریع، پایدار و قابل اعتماد را ارائه دهد. در واقع، در دمای ۹۰۰ درجه سانتیگراد، دمای فوران گدازه آتشفشان مافیک که داغ‌ترین نوع گدازه روی زمین است، کار می‌کرد.
نام‌این کیم، نویسنده ارشد این مطالعه گفت: این فرضیه توسط حسگری که در حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد کار می‌کند که بالاترین دمای کار در بین حسگرهای پیزوالکتریک است، اثبات شد.
به دلیل ویژگی‌های فیزیکی حسگر AlN، این حسگر نه تنها می‌تواند دماهای بالا را تحمل کند، بلکه همچنین در برابر تشعشعات مقاومت بالایی دارد و در برابر حلال‌های آلی، آب دریا، اشعه فرابنفش و اسیدها و قلیایی‌های ضعیف نیز مقاوم است.
اکنون که پژوهشگران استحکام حسگر پیزوالکتریک AlN خود را در آزمایشگاه نشان داده‌اند، قصد دارند آن را در محیط‌های واقعی آزمایش کنند.
ریو می‌گوید: برنامه ما استفاده از این حسگر در چندین سناریوی سخت است. به عنوان مثال، در نیروگاه‌های هسته‌ای برای قرار گرفتن در معرض نوترون و ذخیره‌سازی هیدروژن برای آزمایش تحت فشار بالا. حسگرهای AlN می‌توانند در اتمسفرهای در معرض نوترون و در محدوده‌های فشار بسیار بالا به لطف خواص مواد پایدار آن کار کنند.
اما پژوهشگران چشمشان به کاربردهایی غیر از صنایع سنگین است. آنها پیش‌بینی می‌کنند که حسگر خود را در دستگاه‌های پوشیدنی مورد استفاده برای نظارت بر سلامت یا در رباتیک نرم با سنجش دقیق نیز قرار دهند.
این مطالعه در مجله Advanced Functional Materials منتشر شده است.
منبع: ایسنا
شهید رئیسی هر ماه یک جلسه را به جمع‌های دانشگاهی اختصاص می‌داد
زمان برگزاری آزمون جامع دکتری ۱۴۰۳ تغییر کرد
عدم تغییر زمان اعلام نتایج آزمون‌های کارشناسی ارشد و دکتری
رویدادهای مهم و تأثیرگذار دنیای کریپتوکارنسی در سال ۲۰۲۴
مهلت شرکت در جشنواره رویدادهای برتر دانشگاه‌ها جریان» تمدید شد
کتاب کارآفرینی و تشخیص فرصت‌ها بررسی می‌شود
نام شهید رحمتی بر یکی از سالن‌های دانشگاه خوارزمی
نقش مراکز آموزش عالی غیردولتی در تحول نظام آموزشی کشور
پیام تسلیت رییس دانشگاه خواجه نصیر به فرزند امیرعبداللهیان
نخستین نمایشگاه تخصصی هنرهای قرآنی به کار خود پایان داد
ابراز همدردی بیش از ۲۵۰ سینماگر در پی شهادت خادمان ملت
ادای احترام جشنواره کن به رئیس جمهور شهید
موزه‌های سراسر کشور دوم خرداد تعطیل است
همدردی هنرمندان تجسمی با خلق آثار هنری
تصویر قدیمی از شهید آیت‌الله سیّد محمدعلی آل هاشم به‌همراه استاد شهریار
۲ نماهنگ به مناسبت شهادت رئیس‌جمهوری منتشر شد
جامعه دانشگاهی باید وقایع پس از شهادت رییس جمهور را موشکافانه بررسی کند
کتاب‌هایی که شهید رئیسی نوشته بود
آغاز پیش‌ثبت‌نام کلاس اولی‌ها در مدارس شاهد از امروز
آغاز ثبت‌نام نقل و انتقالات معلمان از ۵ خرداد + ضوابط و مقررات
آیت‌الله رئیسی آموزش و پرورش را به اولویت کشور تبدیل کرد/ لزوم تداوم راه شهیدجمهور
طرح مربوط به تغییر در شیوه برگزاری کنکور به مجمع تشخیص مصلحت رفت
برگزاری امتحانات نهایی از شنبه
از دستور بازگشایی حضوری دانشگاه‌ها تا تبدیل این مراکز به اتاق فکر اندیشه‌ورزی دولت
آیت‌الله رئیسی، الگویی برای سیاستمداران کشور است
بیانیه اتحادیه انجمن‌های اسلامی دانشجویان مستقل در پی شهادت آیت الله رئیسی و همراهانشان
قدردانی نمایندگان مجلس از عملکرد دانشگاه آزاد اسلامی
تبیین گری اساتید در کلاس های درس برای معرفی شخصیت شهید رییسی
اعلام اسامی پذیرفته‌شدگان استعدادهای درخشان دانشگاه خواجه نصیر
امکان رفع نقص مدارک داوطلبان آزمون فلوشیپ ۱۴۰۳ فراهم شد
اعلام جزییات سامانه دستیاران برای شرکت در آزمون ارتقا و گواهینامه
نتایج نهایی کنکور ۱۴۰۳ در نیمه مهرماه اعلام می‌شود
کلاس‌های عصر دانشگاه قم تعطیل شد
حوادث کمر شکن در کشور ما تحمل می‌شود و راه شهیدان ادامه می‌یابد
دسته بزرگ عزاداری هیأت دانشجویی به مناسبت شهادت رئیس جمهور
تصویری از سوگواری همسر رئیس‌جمهور و آیت الله علم الهدی بر پیکر ایشان
شهادت در راه خدمت بی وقفه و مخلصانه به مردم افتخار بزرگی است
آخرین مهلت ثبت نام بدون آزمون دکتری پیام نور اعلام شد
نوبت دوم کنکور سراسری در روزهای ۲۱ و ۲۲ تیر برگزار می‌شود
چهارشنبه سراسر کشور تعطیل است
لغو همه امتحانات دانش‌آموزان تا پایان هفته جاری/ تقویم جدید آزمون‌های مدارس اعلام می‌شود
شهید آیت الله رئیسی یک چهره فراملی بود
پیام تسلیت طیب‌نیا در پی شهادت سید ابراهیم رئیسی
بیانیه سازمان امور دانشجویان در پی شهادت رییس جمهور ایران
احتمال تغییر زمان برگزاری نوبت دوم کنکور سراسری ۱۴۰۳
فقدان شهید آیت الله رئیسی ضایعه بزرگی برای کشور خواهد بود
تسلیت مدیر انجمن سواد رسانه‌ای به‌خاطر شهادت رییس جمهور
آرتین شبح‌کش به بازار آمد
جهاددانشگاهی شهادت آیت‌الله رئیسی و همراهانش را تسلیت گفت
تسلیت مدیر حوزه‌های علمیه خواهران در پی شهادت رئیس جمهور و یاران
چقدر سخت است باور نبودنت ...
هر لحظه شهادت را در چهره نورانی آیت الله رئیسی می‌دیدم
دانش‌آموزان در زمان مقرر در محل آزمون امتحانات نهایی حاضر شوند
زلفی‌گل: الحق که سید و سالار اخلاق و ایمان بودی
فعالیت دانشگاه‌ها تا زمان اطلاع از طرف دولت برقرار است
برگزاری امتحانات نهایی دانش‌آموزان طبق برنامه
امیرعبداللهیان عنایت ویژه به موضوعات بین‌الملل دانشگاه شریف داشتند
پیام تسلیت سرپرست سازمان ملی سنجش و ارزشیابی در پی شهادت رئیس جمهور
خانه کتاب و ادبیات ایران شهادت رییس جمهور را تسلیت گفت
هم‌کلاسی‌های «شریف» در سوگ پدران خود
واکنش جامعه دانشگاهی به شهادت رییس جمهور و همراهان
جای خالی شهید جمهور در جلسه هیات دولت+عکس
آیت الله رئیسی الگوی شهید رجایی را دوباره برای مردم زنده کرد
پیام تسلیت خیرین مدرسه‌ساز در پی شهادت رئیس‌جمهوری اسلامی ایران
روایت وزیر آموزش‌وپرورش از پیگیری و حل مشکل دانشگاه فرهنگیان توسط رئیس‌جمهور
نسخه تلخیص جامع علم کلام توماس آکوئیناس چاپ شد
لغو برخی برنامه‌های دانشگاه تهران در پی شهادت رییس جمهور
پیام تسلیت وزارت علوم در پی شهادت رییس جمهور
تعطیلی درس یک مرجع تقلید به دلیل شهادت رییس جمهور و همراهان ایشان
کلاس‌های دانشگاه تهران تا اطلاع ثانوی دایر است
استقامت سید محرومان در حل مشکلات مردم مثال زدنی است
کلینیک صنعت پتروشیمی در دانشگاه صنعتی امیرکبیر راه اندازی می‌شود
کلاس‌های دانشگاه‌ها فعلا برقرار است/منتظر تصمیم هیات دولت هستیم
حرکت اعتراضی دانشجویان آمریکایی، رنسانسی در جنبش دانشجویی دنیا
رئیس دانشگاه خواجه نصیرالدین شهادت رییس جمهور را تسلیت گفت
۱۰ هزار کلاس درس در اصفهان به بازسازی، بهسازی و نوسازی نیاز دارند
مدیریت خانواده» و «سبک زندگی دختران و پسران در کتابهای درسی
اعلام شهریه مدارس غیردولتی طی چند روز آینده
امتحانات دانش‌آموزان امروز برگزار می‌شود
۱۵ ایده برتر درباره محصولات دانش‌بنیان در همایش ملی فن‌آوری و نوآوری ارائه شد
چطور با گوشی خود بفهمیم که ما را ردیابی می‌کنند؟
بن‌سلمان امنیت فرودگاه کلان شهر نئوم را با هوش مصنوعی تامین می‌کند
تصویری از گودال ۸۰۰۰ متری یخ‌زده در مریخ ثبت شد+عکس
تصویر واقعی از آیفون ۱۶ در دست یکی از کاربران فاش شد+عکس
گوشی جدید شیائومی با نمایشگر بزرگ رونمایی شد+عکس
حرکت کثیف اپل درباره عکس‌های کاربران لو رفت
گلکسی S25 با تراشه ۳ نانومتری و قدرت شارژدهی قوی+عکس
حقایقی درباره کهکشان راه شیری میله‌ای که چیزی درباره آن نمی‌دانید
ارزان‌ترین سلاح پهپادکُش که ساخت بریتانیا است+عکس
آیفون16 پرومکس در باتری و شارژدهی رکوردشکن می‌شود
بزرگ‌ترین فروچاله زیرآبی دنیا که باعث انقراض دایناسورها شد+عکس
تمام اطلاعات آیفون‌ها و آیپدها لو رفت
تانک‌های بریتانیایی به یک وسیله عجیب مجهز شدند+عکس
موزیلا فایرفاکس به کمک این فناوری کیفیت ویدئوها را بالاتر می‌برد
بی‌ام‌و قدرتمند با بدنه مخملی همه را متعجب کرد+عکس
جزئیات کیا سورنتو جدید اعلام شد+عکس
کشف خیره کننده دانشمندان درباره یون‌ها همه را شگفت زده کرد
قابلیت تازه اندروید که از دزدی گوشی شما جلوگیری می‌کند
رونمایی آمریکا از بزرگ‌ترین هواپیمای رادارگریز دنیا+عکس
ردپای تازه کشف شده انسان‌ها در آمریکا سن این کشور را بالا برد+عکس
ارزان‌ترین باتری مادام‌العمر دنیا کشف شد+عکس
اطلاعات لو رفته تازه درباره آیفون SE اپل
کشف استخر سرپوشیده ۱۶۰۰ساله در ساحل آلبانی همه را انگشت به دهان گذاشت+عکس
خریداران Xperia ۱ VI سونی منتظر یک تغییر ویژه در صفحه نمایش باشند+عکس
منتظر شفق‌های قطبی بعدی باشید
گلکسی S24 FE سامسونگ به زودی معرفی می‌شود+عکس
سرقت ۲۵ دلاری رمز ارز دو برادر در بلاک چین اتریوم
تصاویر واضح از بالگرد رئیس جمهور پیش از وقوع سانحه
اپلیکیشن جدیدی که مخصوص معتادین به گوشی است
علت انتخاب نام Gemini برای هوش مصنوعی گوگل چه بود؟
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.