حسگر بدون باتری که از صدا نیرو می‌گیرد

این حسگر جدید نه تنها اتلاف باتری را کاهش می‌دهد، بلکه می‌تواند به دستگاه‌های پزشکی مانند کاشت حلزون انرژی بدهد یا ساختمان‌ها را از نظر عیوب نظارت کند.

به نقل از نیواطلس، ‌ما برای تامین انرژی بسیاری از مواردی که روزانه استفاده می‌کنیم، از تلفن‌های هوشمند و اسباب بازی‌ها گرفته تا کنترل از راه دور و چراغ قوه، به باتری وابسته هستیم. در نتیجه، سالانه ۱۵ میلیارد باتری در سراسر جهان دور ریخته می‌شود که بسیاری از آنها به محل دفن زباله فرستاده می‌شود.

اما اکنون برخی از دستگاه‌ها ممکن است دیگر نیازی به باتری و دور انداختن آن نداشته باشند زیرا به لطف محققان مؤسسه فناوری فدرال زوریخ، حسگری ایجاد شده است که به هیچ چیز دیگری به جز صدا برای تغذیه نیاز ندارد.

یوهان رابرتسون(Johan Robertsson)، یکی از نویسندگان این مطالعه می‌گوید: این حسگر کاملا مکانیکی کار می‌کند و به منبع انرژی خارجی نیاز ندارد و به سادگی از انرژی ارتعاشی موجود در امواج صوتی استفاده می‌کند.

 امواج صوتی ساطع شده باعث می‌شود که حسگر به اندازه کافی ارتعاش پیدا کند که یک پالس الکتریکی کوچک تولید کند که یک دستگاه الکترونیکی را روشن می‌کند. نمونه اولیه آن می‌تواند بین کلمات گفتاری «سه» و «چهار» تمایز قائل شود. از آنجایی که کلمه «چهار» انرژی صوتی بیشتری نسبت به «سه» تولید می‌کند، باعث می‌شود حسگر به لرزه درآید، دستگاهی را روشن کند یا فرآیند بعدی را آغاز کند، در حالی که گفتن کلمه «سه» تأثیری ندارد.

مارک سرا گارسیا(Marc Serra-Garcia)، نویسنده همکار این مطالعه می‌گوید: حسگر ما کاملا از سیلیکون تشکیل شده است و مانند حسگرهای الکترونیکی معمولی فلزات سنگین سمی و خاک‌های کمیاب ندارد.

اما این حسگر ویژگی‌های تشخیص گفتار خود را از ساختار خود به دست می‌آورد نه آنچه از آن ساخته شده است.

محققان با استفاده از مدل‌سازی و الگوریتم‌های رایانه‌ای، ساختار حسگر را با استفاده از شبکه‌ای از صفحات سیلیکونی یکسان طراحی کردند که با میله‌های کوچکی که مانند فنر عمل می‌کنند، به هم متصل شده‌اند. فنرها تعیین می‌کنند که آیا صدای خاصی حسگر را به حرکت در آورد یا خیر.

محققان کاربردهای بالقوه زیادی را برای حسگر بدون باتری می‌بینند.

 می‌توان از آن برای نظارت بر زمین‌لرزه‌ها و ساختمان‌ها استفاده کرد، مثلا صدای خاصی را که از ترک خوردن پی ساختمان می‌آید، ثبت کرد. یا می‌توان صدای خش خش ناشی از خروج گاز را تشخیص داد و زنگ هشدار را فعال کرد.

این حسگر جدید همچنین می‌تواند برای اندازه‌گیری مداوم فشار چشم استفاده شود. سرا گارسیا می‌گوید: فضای کافی در چشم برای قرار دادن حسگر با باتری وجود ندارد.

محققان قصد دارند تا سال ۲۰۲۷ یک نمونه اولیه حسگر را عرضه کنند.

گزینه‌های جدیدتر باید قادر به تمایز قائل شدن بین حداکثر ۱۲ کلمه مختلف، از جمله دستورات استاندارد مانند «روشن»، «خاموش»، «بالا» و «پایین» باشند و در مقایسه با نمونه اولیه به اندازه کف دست، محققان برنامه‌ریزی می‌کنند که نسخه‌های جدیدتر کوچکتر باشند.

این مطالعه در مجله Advanced Functional Materials منتشر شده است.