A radiação térmica emitida pelo corpo humano está predominantemente na região do infravermelho de onda longa (8-14 μm), que é caracterizada por baixa energia de fótons e baixa intensidade de potência.
Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Associado Lu Xiaowei, Prof. Jiang Peng e Prof. Bao Xinhe do Instituto de Física Química de Dalian (DICP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) projetou um detector infravermelho de ondas longas altamente sensível que permite a interação homem-máquina de baixo consumo de energia e sem contato.

Este estudo foi publicado em Materiais Avançados em 11 de julho.

Como um tipo de detector térmico, o detector fototermoelétrico é conhecido por sua resposta espectral de banda larga no modo de operação não refrigerado e autoalimentado, que envolve dois processos separados de conversão de energia:conversões fototérmicas e termoelétricas.

Os detectores fototermoelétricos comerciais normalmente empregam o arranjo de termopilha para multiplicar o sinal de tensão e requerem a complexa técnica de fabricação de sistemas microeletromecânicos. Ao detectar a radiação humana fraca, geralmente é aplicado um circuito de aquisição adicional com alta relação sinal-ruído devido ao sinal de baixa tensão (em torno de dezenas ou centenas de microvolts).

Neste trabalho, os pesquisadores projetaram uma nova termopilha baseada no SrTiO_3-x Heteroestrutura /CuNi.

Por um lado, esta heteroestrutura acoplou sinergicamente a alta condutividade elétrica da liga CuNi com o alto coeficiente Seebeck de SrTiO_3-x . Por outro lado, esta heteroestrutura exibiu capacidade de absorção óptica de banda larga, devido à combinação de absorção de portadores livres e absorção de ressonância de fônons.

Aproveitando esses recursos, o SrTiO_3-x A termopilha à base de /CuNi exibiu alta sensibilidade à radiação humana. O nível do sinal de saída atingiu até 13 mV, com a tensão de ruído sendo 10 nV/Hz ^1/2 . Uma matriz de termopilha foi construída para implementar o reconhecimento em tempo real sem contato de gestos com as mãos, números arábicos e letras do alfabeto.

"Este trabalho oferece uma estratégia confiável para integrar a radiação humana na interação homem-máquina sem contato, que pode desempenhar papéis vitais em certos campos de interação homem-máquina onde a higiene e a segurança se tornam preocupações cruciais", disse o Prof. Jiang. + Explorar mais

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