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印刷传感器将实时监控汽车轮胎健康状态

科学家发明了一种成本便宜的印刷型传感器,可以实时监控汽车轮胎,当轮胎橡胶变得稀薄且需要更换时候传感器将向驾驶员发出警报。该装置将提高汽车的安全性,同时改善车辆性能和降低油耗。

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美国杜克大学的研究人员利用金属碳纳米管构建了这种新型传感器——碳原子直径只有十亿分之一米的微小圆柱体,它能以99%的精度跟踪毫米级的胎面深度变化。

杜克大学副教授富兰克林指出,在今天的汽车传感器和检测技术中,几乎没有数据是从车辆真正接触道路的唯一部分收集的。这项技术依赖于电场与金属导体相互作用的力学原理,传感器的核心是通过放置两个小且非常接近的导电电极,将一个电压施加到另一个电极上,在电极之间形成一个电场。

根据产品宽度来设置网格接许多传感器以覆盖轮胎,从而检测轮胎不均匀、磨损等信息,虽然传感器可以由各种材料和方法制成,但研究人员希望通过探索传感器尺寸和结构到基板和墨水材料的不同变量来优化性能。

最终发现,在柔性聚酰亚胺膜上印刷金属碳纳米管电极可以获得最佳效果。金属碳纳米管除了提供最好的结果外,还具有耐用、抵抗轮胎恶劣环境等优点。

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这些传感器可以用气溶胶喷射打印在大多数物体上,甚至在轮胎内部。虽然目前还不确定直接印刷是最好的制造方法,但不管最终采用哪种方法,富兰克林表示,一旦它们被批量生产,传感器的成本将远远低于每一分钱。

杜克大学还希望探索其他汽车应用的印刷传感器,如保持刹车片厚度或轮胎内气压的标签等。

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