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
شیوه صحیح امر به معروف و نهی از منکر مطابق با سیره امام صادق (ع)
اطلاعات فاش شده درباره پرچمداران ۲۰۲۴ هواوی +عکس
اعلام جدیدترین نتایج اعتباربخشی دانشکدههای پزشکی کشور
آمار نهایی انتخاب رشته در آزمون دکتری سال ۱۴۰۳ اعلام شد
بازسازی چهره زن عراقی ۷۵ هزار ساله با اسکن سه بعدی+عکس
سونی برای آدمها کولر همراه ساخت+عکس
بی ام و وانت اتوماتیک ضدخش تولید کرد+عکس
زیباترین کهکشان مارپیچی که با تسکوپهای آماتوری هم دیده میشود+عکس
اسپاتیفای یکی از قابلیتهای خود را بیخبر پولی کرد
فشارهای اتحادیه اروپا عملکرد اپل را تغییر داد
چینیها از کپی تسلا رونمایی کردند+عکس
جزئیات هوش مصنوعی آیفون فاش شد
ظاهر عجیب جدیدترین خودروی فراری با یک موتور ۱۲ سیلندر+عکس
دمای عجیب و غریب این سیاره گازی در فضا ثبت شد
۸۰۰۰ هزار سال پیش چگونه انسانهای اولیه به این غار تاریک در فرانسه رفتند
ناسا یک پیام از فضا در نزدیکی زمین دریافت کرد
سحابی خوش آب و رنگ کله ماهی در فضا ثبت شد+عکس
دستور ساخت جت ۱۰۰ نفره در ایران صادر شد
نقشه آبی زمین پس از نیم قرن دوباره کشیده شد+عکس
اقدامات وزارت بهداشت برای افزایش امید و انگیزه دستیاران پزشکی
به تشکلهای دانشجویی گرنت اعطا میشود
۷۵ دانشگاه ایرانی در میان برترینهای آسیا در رتبهبندی تایمز
نشست «سواد بصری در مد و لباس» برگزار میشود
اولین نکوداشت روانشناسان رضوی برگزار می شود
پذیرش دانشجوی دکتری در پژوهشگاهها قانونی است
جزییات برگزاری کنکور مجدد برای داوطلبان سیل زده اعلام شد
کتاب چشمها تنها برای دیدن نیستند منتشر شد
رمان اجتماعی معمایی آفرودیت در نمایشگاه کتاب عرضه میشود
انتشار وضعیت فرهنگی ایران در پیمایش ارزشهای جهانی
آدرخش و رقص فانتومها در نمایشگاه کتاب طنین میاندازد
مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کارشناسی ارشد پیام نور تمدید شد
ترقی در علم و دانش کشور مرهون تلاش معلمان و سنگربانان تعلیم و تربیت است
حمایت دانشگاه علوم پزشکی شیراز از بیماران مبتلا به به سلیاک
انتخاب عضو هیات علمی دانشگاه محقق اردبیلی به عنوان استاد نمونه کشوری
رئیس جهاد دانشگاهی کشور وارد گلستان شد
طرح پایش و ارتقای سلامت اعضای جهاد دانشگاهی سلامت محور است
بررسی تاریخ ایران در چهار سده نخستین پس از اسلام
حمایت ۳۷ میلیارد تومانی از طرحهای حوزه اینترنت کوانتومی
کسب رتبه دوم در بین شرکت های بورسی و افزایش فروش و تولید در داروسازی دانا
هدیه ۲ میلیونی وزیر آموزش و پرورش به حساب معلمان واریز شد
جذب امریه سربازی در سازمان جهاد دانشگاهی خواجه نصیر
۱۷۰ دانشجوی نخبه امروز به عمره مفرده اعزام میشوند
کلید اولیه نوبت اول کنکور سراسری سال ۱۴۰۳ منتشر شد
بازبینی مصوبه افزایش ۲۰ درصدی ظرفیت پزشکی شورایعالی انقلاب فرهنگی
جنگنده رادارگریز سوخو ۷۵ روسیه به ایران میآید؟
خودروی جدید که شبیه گربهها ساخته شده است+عکس
خودروهای ایرانی چشم کرهشمالی را گرفت+عکس
بازبینی مصوبه افزایش ۲۰ درصدی ظرفیت پزشکی شورایعالی انقلاب فرهنگی
تمدید مهلت ثبتنام در جشنواره علمی - پژوهشی پژوهشسراهای دانشآموزی
خدمات رایگان دندانپزشکی برای دانشآموزان ۶ تا ۱۴ ساله روستایی
موافقت با افزایش حقالزحمه ساعت اضافه تدریس معلمان
دیدار جمعی از معلمان با رهبر انقلاب در روز چهارشنبه
تصویب نقشه راه اجراییسازی سند تحول بنیادین آموزش و پرورش
کشف ۸ هزار و ۳۰ نفر دانش آموزان بازمانده از تحصیل در استان اصفهان
طحاننظیف: قانون اساسی به کلاسهای درس برده شود
احداث ۵ دهکده جامع ورزشی/ جذب نخبگان در دانشگاه فرهنگیان
تعلیق بودجه دانشگاه فرانسوی به دلیل حمایت از فلسطین
اعزام دو کاروان از دانشجویان بنیاد نخبگان به عمره آغاز شد
حمله خشونتآمیز پلیس نیویورک به دانشجویان حامی فلسطین در کلمبیا
آیین بزرگداشت مقام معلم در دانشگاه اصفهان برگزار شد
ثبتنام پشت کنکوریها جهت ترمیم نمره آغاز شد
دانشگاهیان کشور باید با شبکهسازی به جنبش دانشجویان جهان بپیوندند
برگزاری بیست و دومین نشست شورای عالی اتحادیه دانشگاهها و مراکز پژوهشی ساحلی و دریایی
آزمون مجدد برای کنکوریهای زیرکوه ۲۱ اردیبهشت برگزار میشود
چند دستگاه هیوندای کونا وارد ایران شد+عکس
موشک سنگین آنگارا-آ۵ با موفقیت پرتاب شد+عکس
ستاره نوترونی مرده در کهکشان به صورت ناگهانی زنده شد+عکس
سلاح قدیمی و کوچک اوکراینیها که روسیه را زمین گیر کرد+عکس
سوخوهای روسی که قرار بود به ایران بیایند کجا رفتند؟
تعرفه وحشتناک جیمیل با هوش مصنوعی اعلام شد
علم حکمی؛ لازمه دستیابی به تمدن نوین اسلامی
بازگشت سونی اکسپریا به یک طراحی جدید+عکس
مسئله جدی امروز، زیستجهان مدرن است که راه مقابله فرهنگی با آن، تعامل بیشتر با جوانان است
ناسا به صورت تصادفی مریخ را بمباران کرد
ویژگیهای خاص ساعت گران قیمت گواردیولا+عکس
این پهپاد ایرانی به دشمنان فرصت فرار نمیدهد+عکس
داوطلبان متقلب دستگاههای جاسوسی پیشرفته داشتند/احتمال محرومیت تا ۵ سال
فراخوان ثبت پرسشنامه در بانک اطلاعاتی ابزارهای سنجش سلامت و کیفیت زندگی
دستگیری ۲۵ نفر از داوطلبان متقلب کنکور/ حدود ۱۲ درصد داوطلبان غایب بودند
پذیرش دانشجوی دکتری تخصصی در پژوهشگاه اقیانوسشناسی
بازگشت سونی اکسپریا به یک طراحی جدید+عکس
همه اجساد در خاک این شهر تجزیه نمیشود و سالم میماند+عکس
سوخوهای روسی که قرار بود به ایران بیایند کجا رفتند؟
این پهپاد ایرانی به دشمنان فرصت فرار نمیدهد+عکس
نکته عجیبی که در تلویزیون ۴K هواوی خبرساز شد
دستور ساخت جت ۱۰۰ نفره در ایران صادر شد
سلاح قدیمی و کوچک اوکراینیها که روسیه را زمین گیر کرد+عکس
نقشه آبی زمین پس از نیم قرن دوباره کشیده شد+عکس
چند دستگاه هیوندای کونا وارد ایران شد+عکس
رونمایی از برادر فیدلیتی هیبریدی در دو مدل پنج و هفت نفره+عکس
هشدار اپل درباره این حرکت اشتباه هنگام شارژ آیفون
بازسازی چهره زن عراقی ۷۵ هزار ساله با اسکن سه بعدی+عکس
ویژگیهای خاص ساعت گران قیمت گواردیولا+عکس
رونمایی از موتور ۶ سیلندر ۴۰۰۰ سیسی ساخته محققان ایرانی+عکس
سونی برای آدمها کولر همراه ساخت+عکس
تغییرات غافل گیرکننده در iOS ۱۸ در راه است
بی ام و وانت اتوماتیک ضدخش تولید کرد+عکس
موتور آمونیاک سوز تویوتا با قدرت بیشتر و آلایندگی کمتر
ملاقات ستاره دنباله دار با ماه و مشتری و اورانوس+عکس
تعرفه وحشتناک جیمیل با هوش مصنوعی اعلام شد
گوگل جایگزین یورگن کلوپ سرمربی لیورپول میشود
ستاره نوترونی مرده در کهکشان به صورت ناگهانی زنده شد+عکس
گشودن مقبره فراعنه مساوی با مرگ حتمی؟
پیکسل 8a گوگل برای گوشی سامسونگ شاخ و شانه کشید
نخبه ۱۲ ساله ایرانی در انجمن هوش مصنوعی شروع به کار کرد+عکس
سحابی خوش آب و رنگ کله ماهی در فضا ثبت شد+عکس
داخل ساختمانهای عجیب با علامت X در چین چه خبر است؟ +عکس
خودروهای ایرانی چشم کرهشمالی را گرفت+عکس
برچسب جدیدی که خودرو را در تابستان ۱۰ درجه خنکتر میکند+عکس
زیباترین کهکشان مارپیچی که با تسکوپهای آماتوری هم دیده میشود+عکس
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.