Avanços em sensores táteis e atuadores suaves habilitados por micronanofibras ópticas


Avanços em sensores táteis e atuadores suaves habilitados por micronanofibras ópticas

Propriedades características e diversas funções e aplicações de sensores táteis e atuadores suaves recentemente desenvolvidos. Crédito: OES

Uma combinação perfeita de fibra óptica e micro/nanotecnologia, a micro/nanofibra óptica (MNF) é um novo tipo de estrutura de guia de ondas micro/nano desenvolvida nos últimos anos.

Comparado com a fibra padrão, o MNF tem um diâmetro menor e um maior contraste de índice de refração do revestimento do núcleo, por isso oferece propriedades ópticas exclusivas, incluindo baixa perda de transmissão, forte restrição de campo de luz, grande campo evanescente, pequeno raio de curvatura, pequena massa e compatibilidade com fibra padrão.

Dispositivos optoeletrônicos flexíveis habilitados para MNF com alta sensibilidade, e baixo consumo de energia têm sido amplamente utilizados nas áreas de sensores táteis e . Até o momento, sensores MNF flexíveis, também conhecidos como “pele óptica”, têm sido usados ​​para monitorar pressão, temperatura, dureza, pulso e respiração com alta sensibilidade, resposta rápida e anti-interferência eletromagnética.

Além disso, os atuadores suaves habilitados para MNF fornecem uma nova estratégia para micromanipulação e micro-robótica. Os MNFs têm no campo da optoeletrônica flexível e têm amplas perspectivas de aplicação nas áreas de háptica de máquinas, interação homem-computador, monitoramento médico e micro-nano robôs.

UM análise publicado em Ciência Opto-Eletrônica abrange duas partes de sensores táteis e atuadores habilitados para MNF. Primeiro, o método de fabricação para sensor tátil MNF é apresentado a partir dos aspectos de desenho de fibra, embalagem de polímero, preparação do dispositivo e integração do sistema. Então, a revisão introduz mecanismo de detecção, características de desempenho e campos de aplicação, como monitoramento de pulso radial/ponta dos dedos, luvas de dados, pulseira inteligente, têxteis táteis e robôs industriais/médicos.

Mecanicamente, os sensores táteis habilitados para MNF podem ser categorizados em tipo cônico (cone único), tipo cone duplo, tipo ressonador, tipo grade, tipo interferômetro e tipo microacoplador de acordo com suas estruturas.

O sinal de detecção é extraído principalmente por meio de demodulação de comprimento de onda e demodulação de intensidade. A demodulação de comprimento de onda rastreando o movimento do comprimento de onda ressonante é usada principalmente em ressonadores WGM, ressonadores FP, ressonadores Theta, ressonadores Sagnac, Fiber Bragg Grating, and so forth.

A detecção de intensidade é um método de detecção mais simples, que usa uma fonte de luz semicondutora miniaturizada e um fotodiodo para monitorar a mudança da transmitância do MNF, de modo a realizar a miniaturização de um sistema de detecção e a aquisição eficiente de sinais de detecção.

Avanços em sensores táteis e atuadores suaves habilitados por micronanofibras ópticas

Sensores táteis MNF para interação homem-máquina. Crédito: OES

A luva de dados habilitada para MNF, pulseira inteligente, têxteis inteligentes, interfaces interativas multiparâmetros compostas táteis e de proximidade realizaram a integração sistemática de fonte de luz, fotodetectores e sensores MNF. Eles são leves, sensíveis e têm e anti-interferência eletromagnética no campo da interação homem-computador.

Os MNFs também têm alta conformidade e um forte campo evanescente, tornando os fotoatuadores habilitados para MNF com grande deformação angular estáveis ​​para a fixação segura de pequenos objetos.

Avanços em sensores táteis e atuadores suaves habilitados por micronanofibras ópticas

Fotoatuadores habilitados para MNF. Crédito: OES

Em resumo, este artigo analisa o progresso de ponta e os destaques da pesquisa em sensores/atuadores táteis habilitados para MNF e antecipa o grande potencial de aplicações nas áreas de detecção distribuída, atuadores suaves com capacidades de deformação e detecção complexas e sensores/atuadores aprimorados por IA.

Mais informações:
Lei Zhang et al, Sensores táteis e atuadores suaves habilitados por micro/nanofibras ópticas: uma revisão, Ciência Opto-Eletrônica (2024). DOI: 10.29026/oes.2024.240005

Fornecido pela Compuscript Ltd

Citação: Avanços em sensores táteis e atuadores suaves habilitados para micronanofibras ópticas (2024, 30 de agosto) recuperado em 1 de setembro de 2024 de https://phys.org/information/2024-08-advances-optical-micronanofiber-enabled-tactile.html

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