Mniejsze, lżejsze urządzenia, które potrafią wykonywać wiele zadań równocześnie
Od czasu pojawienia się smartfonów i internetu rzeczy dla wielu osób urządzenia przenośne stały się nieodłącznym towarzyszem zarówno pracy, jak i rozrywki. Kolejny krok będzie polegał na zintegrowaniu urządzeń jako technologii noszonych lub wbudowanych w przedmioty, z którymi wchodzimy w interakcję – co oznacza, że muszą stać się mniejsze, lżejsze i bardziej wydajne. Nowy sposób wykorzystania inteligentnego materiału znanego jako elastomer dielektryczny, może umożliwić powstanie nowej generacji interaktywnych urządzeń. „Elastomery dielektryczne, będące foliami silikonowymi, mają szczególne właściwości – są rozciągliwe i są izolatorami elektrycznymi”, mówi Giacomo Moretti, główny badacz w projekcie DEtune. Moretti, który obecnie jest adiunktem w dziedzinie mechaniki stosowanej na włoskim Uniwersytecie w Trydencie, dodaje: „Po przyłożeniu do nich potencjału elektrycznego, elastomery dielektryczne odkształcają się, dzięki czemu można je wykorzystać do budowy siłowników o bardzo zróżnicowanych kształtach”. Zespół DEtune, działający w Laboratorium Inteligentnych Systemów Materiałowych na niemieckim Uniwersytecie Kraju Saary, postanowił zbadać, czy elastomery dielektryczne można wykorzystać do stworzenia lekkiego głośnika nowego typu. Zespół przyjrzał się również wzorcom ruchu membran reagujących na niskie częstotliwości i poczynił pionierskie obserwacje.
Intrygujące nowe zastosowania elastomerów dielektrycznych
Miękkie membrany z elastomerów dielektrycznych mogą generować dźwięk dzięki wytwarzanym elektrostatycznie drganiom. Nie wymagają sztywnych ruchomych cewek ani membran stosowanych w konwencjonalnych przetwornikach. Badacze z projektu DEtune, wspierani przez działania „Maria Skłodowska-Curie”, użyli zaawansowanego wibrometru laserowego do pomiaru wzorów deformacji membran po przykładaniu do nich potencjałów elektrycznych przy różnych częstotliwościach. Dane z pomiarów wykorzystali do opracowania modeli opisujących charakterystykę przetwornika z elastomeru dielektrycznego pod względem dynamiki i ciśnienia akustycznego. „Zbudowaliśmy także prototypy głośników. Dzięki temu, że nie mają magnesu ani cewki, mogą być znacznie lżejsze niż standardowe przetworniki”, zauważa Moretti. Obecnie badacze przyglądają się potencjałowi elastomerów dielektrycznych. W ramach projektu przeprowadzono najbardziej kompletną jak dotąd analizę numeryczną i eksperymentalną charakterystyki drgań generowanych przy pomocy napięcia w membranach z elastomerów dielektrycznych. W wyniku obserwacji, jak powierzchnia membrany porusza się przy różnych częstotliwościach, uczeni wpadli na kolejny pomysł. „Przy niskich częstotliwościach niektóre siłowniki z elastomerów dielektrycznych poruszają się w sposób pompujący, natomiast przy wysokich częstotliwościach, powierzchnia membrany tworzy szereg złożonych wzorów ruchu, które pozwalają na generowanie dźwięku”, wyjaśnia Moretti. „Zorientowaliśmy się, że możemy generować te różne ruchy naraz, przez co urządzenia te stają się wielofunkcyjne”.
Potencjał w zakresie wielofunkcyjnych zastosowań i urządzeń cyfrowych
Moretti twierdzi, że był to „swego rodzaju moment olśnienia, choć szybko zdajesz sobie sprawę, że tak naprawdę zastosowanie to jest bardzo intuicyjne”. W ukazaniu tego potencjału z zakresie wielofunkcyjności pomogły kolejne prototypy. Znalazł się wśród nich inteligentny przycisk, który potrafi wyczuwać dotyk, a w odpowiedzi wibruje i wydaje dźwięk. Inny to siłownik, który może grać melodię i jednocześnie poruszać się w rytm muzyki. Urządzenia z elastomerów dielektrycznych wciąż znajdują się etapie przedkomercyjnym, jednak zespół DEtune wyraża przekonanie, że ich zdolność do reagowania na różne sposoby może przyczynić się do powstania nowej generacji urządzeń ubieralnych. „Dzięki temu możemy tworzyć rozwiązania pozwalające na wykonywanie kilku zadań jednocześnie za pomocą jednego urządzenia. Połączenie wszystkich tych funkcji w jednym urządzeniu pozwala zaoszczędzić miejsce i obniżyć koszty”, tłumaczy Moretti. Przewiduje on na przykład powstanie inteligentnych tekstyliów, które mogłyby wchodzić w interakcje z użytkownikami – przykładowo ostrzegając pracownika fizycznego o zagrożeniach w otoczeniu lub pomagając mu w wykonaniu skomplikowanych czynności.
Słowa kluczowe
DEtune, inteligentny materiał, elastomery dielektryczne, głośniki, lekki głośnik, wielofunkcyjny, urządzenia ubieralne, inteligentne tekstylia
