Capteurs polyvalents, flexibles et économiques

Rapports météorologiques de nouvelle génération : capteurs polyvalents, flexibles et économiques

Une feuille de capteur polyvalente et flexible peut être facilement fixée à une large gamme de surfaces pour surveiller simultanément le volume de pluie et la vitesse du vent. Le capteur mesure la résistance électrique générée lorsque les gouttes de pluie frappent sa surface à différentes vitesses de vent et fournit des données de capteur, qui sont analysées par le calcul du réservoir. Crédit : Kuniharu Takei, OMU

Avez-vous déjà été pris au piège d’une averse torrentielle inattendue? Les systèmes de prévision météorologique ont toujours tenté d’anticiper les phénomènes météorologiques défavorables. Cependant, ces systèmes dépendent fortement d’équipements encombrants, fixes et coûteux tels que les radars météorologiques, ce qui empêche les mises à jour en temps opportun des conditions météorologiques locales pour un usage personnel. Pour combler cette lacune dans les connaissances et l’aspect pratique, une équipe de recherche de l’Université métropolitaine d’Osaka et de l’Université de Tokyo a développé une feuille de capteur amovible et légère qui comprend un capteur résistif flexible et une analyse informatique du réservoir.

Cet appareil unique permet une mesure simultanée en temps réel du volume des gouttes de pluie et de la vitesse du vent, signalant des informations météorologiques lorsqu’il est attaché à des parapluies, des voitures ou des maisons. Le professeur Kuniharu Takei, responsable de la recherche, de l’Université métropolitaine d’Osaka, a noté : “Les résultats ouvrent une approche économique prometteuse des rapports météorologiques, contribuant à la préparation aux catastrophes et à une plus grande sécurité de la communauté”.

Pour déterminer le volume de pluie, le capteur mesure la résistance électrique générée lorsqu’une goutte de pluie frappe sa surface. Il est protégé par une feuille de silicone superhydrophobe de polydiméthylsiloxane (PDMS), qui est infusée de graphène et ensuite traitée au laser. Le silicone superhydrophobe repousse les gouttelettes d’eau, assurant la durabilité et la stabilité du capteur. La texturation laser permet un contrôle et une mesure constants du comportement des gouttelettes d’eau, qu’elles restent, glissent, rebondissent ou se fendent sur la surface du capteur.

Le capteur peut être facilement fixé sur une large gamme de surfaces et reste fonctionnel lorsqu’il est plat ou plié. Le test des changements dans les estimations du volume de pluie avec le capteur monté à différents angles n’a montré aucune différence significative, ce qui suggère que le capteur peut être attaché à des objets portés à la main tels que des parapluies. S’il est largement adopté, il serait possible d’obtenir des données de masse permettant le développement de cartes météorologiques locales en temps réel.

La vitesse du vent a un effet significatif sur le comportement des gouttelettes d’eau, indiquant la nécessité de mesurer la vitesse du vent en même temps que le volume des gouttes de pluie. Classiquement, la mesure de plusieurs éléments de données météorologiques nécessite plusieurs capteurs, ce qui augmente la consommation d’énergie. Allant au-delà de cette pratique traditionnelle, les chercheurs ont utilisé un algorithme d’apprentissage automatique appelé réservoir informatique (RC) pour analyser les données de sortie. Les changements dans les conditions de pluie et de vent ont entraîné des changements de résistance, qui ont été détectés par le capteur, puis enregistrés sous forme de données de séries chronologiques. Ces données ont été utilisées pour former la machine, qui a prédit le modèle et signalé le volume de pluie et la vitesse du vent comme informations de sortie.

Même s’il reste encore du travail à faire pour améliorer encore sa précision, le capteur devrait être un pilier de la détection météorologique de nouvelle génération. L’étude, publiée dans Matériaux avancés, fait progresser les objectifs de développement durable des Nations Unies sur les infrastructures résilientes, les villes durables et l’action climatique. “Nous pensons que cet appareil peut contribuer à la réalisation de la société ultime de l’Internet des objets, qui est sûre, sécurisée, confortable et sans catastrophe”, a conclu le professeur Takei, “et nous aimerions nous engager activement dans l’industrie-gouvernement-université collaboration qui promeut de telles applications pratiques.


La conception pliante conduit à un capteur cardiaque avec un profil plus petit


Plus d’information:
Seiji Wakabayashi et al, Un capteur flexible multitâche via le calcul de réservoir, Matériaux avancés (2022). DOI : 10.1002 / adma.202201663

Fourni par l’Université métropolitaine d’Osaka

Citation: Rapports météorologiques de nouvelle génération : capteurs polyvalents, flexibles et économiques (13 mai 2022) récupéré le 13 mai 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-05-next-generation-weather-versatile-flexible-economical .html

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