Araştırmacılar, 3D baskı yöntemiyle ürettikleri auxetik mekanik metamalzemeler sayesinde robotik sistemler, giyilebilir teknolojiler ve sağlık cihazlarında kullanılabilecek yüksek hassasiyetli dokunsal sensörler geliştirdi.
Dokunsal sensörler, basınç ve kuvveti elektrik sinyallerine dönüştürerek makinelerin çevreye doğru tepki vermesini sağlıyor. Bu nedenle robotik, protez ve sağlık takibi gibi alanlarda kritik öneme sahip. Bilim insanları, bu sensörlerin performansını artırmak için farklı malzeme ve tasarım stratejileri üzerinde çalışıyor.
Araştırmada öne çıkan auxetik mekanik metamalzemeler (AMM’ler), negatif Poisson oranına sahip yapıları sayesinde sıkıştırıldıklarında alışılmışın tersine içe doğru büzülüyor. Bu sıra dışı davranış, sensörlerin algılama kapasitesini önemli ölçüde artırıyor.
Seul Ulusal Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Mingyu Kang ve Dr. Soonjae Pyo liderliğindeki ekip, 3D baskı teknolojisi kullanarak küresel boşluklu kübik kafes yapısına sahip yeni bir auxetik sensör platformu geliştirdi. Sensör, hem kapasitif hem de piezorezistif modlarda test edildi. Kapasitif modda basınç, elektrot aralığı ve dielektrik dağılımını etkilerken, piezorezistif modda karbon nanotüp kaplaması altında direnci değiştiriyor.
3D Baskı ile Robot Performansı Artıyor
Kang, “Negatif Poisson oranı sayesinde sıkıştırma sırasında içe doğru büzülme meydana geliyor. Bu, algılama bölgesinde gerilimi yoğunlaştırarak sensörün hassasiyetini artırıyor,” dedi.
Araştırmacılar tasarımı, mekânsal basınç haritalaması ve yürüyüş analizi gibi uygulamalarda denedi. Geliştirilen giyilebilir taban sistemi, farklı yürüyüş modellerini analiz ederek pronasyon tiplerini tespit edebildi. Dr. Pyo, sensörlerin robotik ellere, akıllı tabanlıklara ve giyilebilir sağlık cihazlarına entegre edilebileceğini belirterek, “Auxetik yapı, sert muhafazalar içinde bile yüksek hassasiyet ve kararlılık sunuyor,” ifadelerini kullandı.
Dijital ışık işleme (DLP) tabanlı 3D baskı sayesinde geometrinin özelleştirilebildiğini ve temel malzemeler değiştirilmeden performansın programlanabildiğini vurgulayan ekip, tasarımın ölçeklenebilirliğinin protezlerden insan-robot etkileşim yüzeylerine kadar geniş bir kullanım alanı sunduğunu açıkladı. Araştırmacılara göre, özelleştirilebilir dokunsal arayüzler, giyilebilir elektronikler ve rehabilitasyon cihazlarında yakın gelecekte standart hale gelebilir.
