UNIST‘e bağlı uluslararası bir araştırmacı ekibi, cildinizi bir hoparlöre dönüştürecek yenilikçi bir giyilebilir teknoloji sundu.
Bu buluş, UNIST’de Enerji ve Kimya Mühendisliği Okulu’nda Profesör Hyunhyub Ko tarafından yönetildi. İşitme ve konuşmadaki bozulmaya yardımcı olmak için kısmen oluşturulmuş olan yeni teknoloji; giyilebilir IoT sensörleri ve uygun sağlık bakım cihazları gibi çeşitli potansiyel uygulamalar için daha fazla araştırılabilir.
Çalışmada, araştırma ekibi; polimer bir matriks içine gömülü ortogonal gümüş nano-ağ dizisi oluşturan, nanoölçek kalınlığında ultra ince, şeffaf ve iletken hibrid nanomembranlar geliştirdi. Daha sonra, nanomembran; ses üretmek için neredeyse her şeye bağlanabilecek bir hoparlör haline getirildi. Araştırmacılar ayrıca, sesle çalışan güvenlik sistemlerinin kilidini açmak için, akıllı telefonlara ve bilgisayarlara bağlanan, mikrofon gibi davranan benzer bir cihazı da tanıttı.
Nanomembranlar (NM’ler); nanoölçek kalınlıklı, moleküler ince ayrılma katlarıdır. Polimer NM’ler; aşırı esneklik, ultra hafif ağırlık ve hemen hemen her yüzeye doğrudan bağlanabilmeleri gibi mükemmel yapışma özellikleriyle olağanüstü avantajlarından dolayı büyük ilgi çekmiştir. Ancak, kolayca yırtılıp, elektriksel iletkenlik göstermezler.
Araştırma ekibi bu soruna; polimer tabanlı bir nanomembran içinde bir gümüş nanotel ağı yerleştirerek, çözüm buldu. Bu, cilt ile takılabilen ve algılanamayan hoparlör ve mikrofonun gösterilmesini sağlar.
UNIST Enerji ve Kimya Mühendisliği doktora programında olan Saewon Kang: “Ultra-ince, transparan ve iletken hibrit NM’lerimiz herhangi bir çatlama veya kopma olmadan; eğrisel ve dinamik yüzeyler ile konformal teması kolaylaştırıyor.”
“Bu katmanlar, ses giriş / çıkış cihazları gibi çeşitli potansiyel uygulamalar için keşfedilebilen seslere karşılık gelen triboelektrik voltaj sinyalleri tarafından üretilen sesleri ve vokal titreşimleri algılayabiliyor.”
Araştırma ekibi, hibrid NM’leri kullanarak; mükemmel şeffaflık ve konformal temas kabiliyeti nedeniyle görünümde göze çarpmayan cilde takılabilir NM hoparlörler ve mikrofonlar üretti. Bu giyilebilir hoparlörler ve mikrofonlar kağıttan incedir. Ancak yine de ses sinyallerini iletebilir.
Profesör Ko: “Araştırmamızın en büyük atılımı; nano ölçek kalınlıklı, 100 nanometreden az ultra ince, şeffaf ve iletken hibrid nanomembranların geliştirilmesidir. Nanomembranların bu olağanüstü optik, elektriksel ve mekanik özellikleri; deriye takılabilir ve algılanabilir hoparlör ve mikrofonun gösterilmesini sağlıyor.”
Cilde takılabilen NM hoparlörler; çevredeki havanın sıcaklığa bağlı salınımıyla termoakustik ses çıkararak çalışır. Bir elektrik akımı bir iletkenden geçtiğinde ve bu sıcaklık salınımları ısıya yol açtığında ortaya çıkan Periyodik Joule Isısı’dır. Gerilebilir, şeffaf ve cilt ile takılabilen bir hoparlör olmasından dolayı büyük ilgi görmüştür.
Giyilebilir mikrofonlar; sesin kıvrımlarının titreşimini bile algılamak için, bir konuşmacının boynuna takılan sensörlerdir. Bu sensör, şeffaf iletken nanofiberin salınımından kaynaklanan sürtünme kuvvetini elektrik enerjisine dönüştürerek çalışır. Mikrofonun çalışması için; elastik filmler ile temastan kaynaklanan bir triboelektrik gerilime dayanarak, ses tellerini ve ses tellerinin titreşimini hassas bir şekilde saptamak için, hibrid nanomembran küçük modeller ile elastik filmler arasına sokulur.
Profesör Ko: “Ticari uygulamalar için, nanomebranların mekanik dayanıklılığı ve hoparlör ve mikrofonun performansı daha da geliştirilmelidir.” dedi.
