Verdens mindste accelerometer peger på en ny æra inden for wearables, spil

I hvad der kunne være et gennembrud for kropssensor- og navigationsteknologier, forskere ved KTH har udviklet det mindste accelerometer, der hidtil er rapporteret, ved at bruge det stærkt ledende nanomateriale, grafen.

Hver dag der går, nanoteknologi og potentialet for grafenmateriale gør nye fremskridt. Det seneste skridt fremad er et lille accelerometer lavet med grafen af ​​et internationalt forskerhold, der involverer KTH Royal Institute of Technology, RWTH Aachen University and Research Institute AMO GmbH, Aachen.

Blandt de tænkelige anvendelser er overvågningssystemer for hjerte-kar-sygdomme og ultrafølsomme bærbare og bærbare motion-capture-teknologier.

I årtier har mikroelektromekaniske systemer (MEMS) været grundlaget for nye innovationer inden for, for eksempel, medicinsk teknologi. Nu begynder disse systemer at bevæge sig til det næste niveau - nano-elektromekaniske systemer, eller NEMS.

Xuge fan, en forsker ved Institut for Mikro- og Nanosystemer på KTH, siger, at grafens unikke materialeegenskaber har gjort dem i stand til at bygge disse ultrasmå accelerometre.

"Baseret på de undersøgelser og sammenligninger, vi har lavet, vi kan sige, at dette er det mindste rapporterede elektromekaniske accelerometer i verden, " siger Fan. Forskerne rapporterede deres arbejde i Naturelektronik .

Det mål, som enhver konduktør bedømmes efter, er, hvor let, og hurtigt, elektroner kan bevæge sig igennem det. På dette punkt, sammen med dens ekstraordinære mekaniske styrke, grafen er et af de mest lovende materialer til en betagende række af applikationer i nano-elektromekaniske systemer.

"Vi kan nedskalere komponenter på grund af materialets tykkelse på atomare skala, og det har store elektriske og mekaniske egenskaber, " siger Fan. "Vi skabte et piezoresistivt NEMS accelerometer, der er dramatisk mindre end nogen MEMS accelerometre, der er tilgængelige i dag, men bevarer den følsomhed, disse systemer kræver."

Fremtiden for så små accelerometre er lovende, siger Fan, der sammenligner fremskridt inden for nanoteknologi med udviklingen af ​​mindre og mindre computere.

"Dette kan i sidste ende gavne mobiltelefoner til navigation, mobilspil og skridttællere, samt overvågningssystemer til hjertesygdomme og motion-capture wearables, der kan overvåge selv de mindste bevægelser af den menneskelige krop, " han siger.

Andre potentielle anvendelser for disse NEMS-transducere omfatter ultra-miniaturiserede NEMS-sensorer og aktuatorer såsom resonatorer, gyroskoper og mikrofoner. Ud over, disse NEMS transducere kan bruges som et system til at karakterisere de mekaniske og elektromekaniske egenskaber af grafen, siger fan.

Max Lemme, professor ved RWTH, er begejstret for resultaterne:"Vores samarbejde med KTH gennem årene har allerede vist potentialet i grafenmembraner til tryk- og Hall-sensorer og mikrofoner. Nu har vi tilføjet accelerometre til blandingen. Det gør mig håbefuld for at se materialet på markedet i nogle år. Til dette, vi arbejder på industrikompatible fremstillings- og integrationsteknikker."