Newswise — Yeni teknoloji geliştirirken mühendisler işleri basit tutmak için ellerinden geleni yapıyorlar. Karmaşık katmanların eklenmesi, daha fazla şeyin ters gitmesine yol açabilir.
Mikroelektromekanik sistemler (MEMS) geliştiren bir araştırmacı olan Binghamton Üniversitesi, New York Eyalet Üniversitesi Profesörü Mohammad Younis, küçük mekanik cihazları bir mikroçipten daha büyük olmayan alanlara yerleştiriyor, böylece basitlik aynı zamanda onların küçük kalmasına da yardımcı oluyor.
Thomas J. Watson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Fakültesi’nin Makine Mühendisliği Bölümü’nde öğretim üyesi olan Younis, yakın zamanda otonom operasyona sahip ultra hassas bir MEMS gaz algılama cihazı geliştirmek ve test etmek için Ulusal Bilim Vakfı’ndan 335.000 dolarlık bir hibe aldı.
Amaç, detektörü, termal kaçmanın erken bir göstergesi olabilecek zayıf hidrojen veya karbondioksit izlerini almak için lityum iyon pillerin yanına kurmaktır; bu, sıcaklıktaki artışın ısı üretim oranını arttırdığı ve aşırı sıcaklıklara, yangına veya patlamaya yol açtığı nadir, kontrolsüz, kendi kendine ısınan bir zincirleme reaksiyondur.
Younis, lityum iyon pillerin kullanımını geliştirerek araştırmayı Upstate New York Enerji Depolama Motoru, Battery-NY, Kuzeydoğu Kimyasal Enerji Depolama Merkezi ve New Energy New York gibi daha geniş Binghamton Üniversitesi girişimlerine bağlayacak.
“Ben sadece sensörler üzerinde çalışmıyorum. Sensörün tam bir akıllı sistemin parçası olmasını istiyorum” dedi. “Bu durumda, hepsi aynı MEMS cihazında bulunan bir sensör, bir aktüatör ve bir veya iki girişe dayalı olarak karar verme yeteneği olacaktır. Bunların sensörler, aktüatörler, kontrolörler ve karar birimlerinden oluşan karmaşık bir sistemin yerini alabilecekleri fikri her zaman ilgimi çekmiştir.”
Cihaz bağımsız olduğundan, işleme ve aktivasyon için veri iletmesine gerek yoktur. Younis’in işaret ettiği gibi bu, iki sorunu çözüyor: bulgularını başka bir yere göndermek için enerji harcamaya gerek yok ve potansiyel siber güvenlik riskleri konusunda endişelenmeye gerek yok.
“Ağı ve bulutu çok fazla veriyle boğuyoruz” dedi. “Ayrıca, sensörler ucuz olsa da, onlardan bu kadar çok veri iletiyorsanız, bu ücretsiz değildir ve verileri işlemek de ücretsiz değildir.”
Younis’in tasarladığı hidrojen algılama sensörü titreşimli bir tele sahiptir ve termal iletkenlik prensibiyle çalışır. Gaz mevcut olduğunda tel soğur ve sertleşir, titreşim oranı düşer ve alarm tetiklenir.
“Bu sensörün dinamik mekanizması, statik bir mekanizmaya göre çok daha hassastır ve bunu dinamiği kullanarak yapan ilk kişiler arasında biz de vardık” dedi. “Çoğu araştırmacı termal iletkenliği sadece pasif elektrik akımıyla araştırıyor. Bir makine mühendisi olarak tutkum her zaman dinamiktir.”
Buna ek olarak Younis, Kaliforniya Üniversitesi – Berkeley’de Kimya ve Biyomoleküler Mühendislik Bölümü Başkanı Profesör Roya Maboudian ile birlikte çalışıyor. Maboudian, gazları depolamak için kullanılabilecek gözenekli yapılara sahip bir polimer sınıfı olan metal-organik çerçeveleri araştırıyor. MEMS cihazını MOF’larla kaplayarak, polimerler karbondioksiti yakaladığında artan kütle de bir uyarıyı tetikleyebilir.
İki yıl önce bu sensör projesi için FSN fonuna başvurduklarında Younis ve Maboudian, Nobel Ödülü kazananlardan (lityum iyon pillerde öncü olan Binghamton’dan Seçkin Profesör M. Stanley Whittingham ve lityum iyon pillerin öncüsü) ve Berkeley’den Profesör Omar Yaghi’den (önemli bir MOF geliştiricisi) “bir dereceye kadar ayrı kaldıklarını” iddia edebilirlerdi. O zamandan beri Yaghi, yeni malzemelerin keşfini hızlandıracak bir yapay zeka laboratuvarına liderlik etmek üzere Çin’deki Tsinghua Üniversitesi’ne taşındı.
Bu MEMS teknolojisi başarılı bir şekilde geliştirilirse, çok çeşitli sensör ihtiyaçlarına uyarlanabilir.
Younis, “Uygulama gazlarla sınırlı değil. Manyetik, basınç, ivme veya başka herhangi bir uyaran olabilir. Ben bir makine mühendisiyim, dolayısıyla gazlara sadık bir bağlılığım yok” dedi.
