Разработан гибкий ИК-датчик с двойным сигналом
Жесткие инфракрасные сенсоры уходят в прошлое — теперь они могут быть гибкими и говорить на двух языках: машинном и человеческом.
Инфракрасные фотодетекторы — ключевые компоненты во многих сферах: от военных систем наведения до медицинской визуализации. Но у классических фототермоэлектрических (ФТЭ) датчиков есть два недостатка: они жесткие и не могут работать без внешней аппаратуры.
Ученые из Университета Сиань Цзяотун и Университета Цинхуа под руководством профессоров Фан Хуацзин и Тянь Хэ создали гибкий ФТЭ-детектор с двойным выходом — он выдает и электрический сигнал, и оптический. Их работа, опубликованная в издании Nano-Micro Letters, открывает новые возможности для совместной работы человека и машин в инфракрасной визуализации.
Что в нем особенного
- Чувствительность выше в два раза — за счет асимметричных электродов детектор выдает 0,33 мА/Вт против 0,16 мА/Вт у симметричных аналогов.
- Видно не только машине, но и глазу — благодаря термохромному слою датчик меняет цвет при ИК-излучении, и человек сразу замечает сигнал.
- Гнется, но не ломается — после 300 сгибаний работает как новый, а значит, подходит для носимой электроники.
Как это работает
Асимметричные электроды создают больший перепад температур, что усиливает фототермоэлектрический эффект. В качестве светочувствительного слоя использовали пленки MXene — они отлично поглощают инфракрасный свет и превращают его в электричество. А термохромный композит поверх пленки реагирует на нагрев и меняет цвет — так ИК-излучение становится видимым.
Фототермоэлектрический эффект — явление, при котором свет (например, инфракрасный) нагревает материал, создавая разность температур, а она, в свою очередь, генерирует электрический ток.
Что дальше
Технологию можно масштабировать для массового производства. В будущем такие датчики могут встроить в умную одежду, гибкие экраны или системы дополненной реальности. Следующий шаг — улучшить параметры и попробовать другие материалы.
Это исследование решает две практические проблемы:
- Упрощение диагностики — врачи смогут видеть ИК-излучение (например, очаги воспаления) без громоздкого оборудования.
- Универсальность для робототехники — гибкие датчики можно встроить в «кожу» роботов, чтобы те точнее взаимодействовали с людьми и средой.
Однако авторы работы не уточняют, как термохромный слой ведет себя при длительном воздействии ИК-излучения — возможно, со временем краска выцветает или теряет чувствительность.
Ранее ученые разработали новые органические материалы для инфракрасных фотоприемников.
