Bio-inspirierte Elektrolokalisierung basierend auf elektrostativer Grenzflächenverstärkung

ZUSAMMENFASSUNG Als eine der Fernwahrnehmungsfähigkeiten ermöglicht die Elektrolokalisierung Organismen, durch Wahrnehmung elektrischer Felder zu jagen, zu navigieren und mit der Umgebung zu interagieren. Die Nachahmung dieser Fähigkeit in künstlichen Systemen bietet eine leistungsstarke Strategie zur Fernobjekterkennung und -inspektion. Aktuelle künstliche Ansätze sind jedoch auf leitfähige Medien oder geladene Ziele beschränkt, während die Elektrolokalisierung ungeladener Ziele in nicht-leitenden Medien bisher nicht erreicht wurde. In dieser Arbeit wird ein elektrostatisch-grenzflächenverstärkendes Elektrolokalisierungssystem (EIEEs) vorgeschlagen, das den Anwendungsbereich künstlicher Elektrolokalisierung grundlegend erweitert. Inspiriert von den elektrischen Organen elasmobrancher Fische und den mechanosensorischen Setae von Insekten verwendet EIEEs Elektretmaterialien als elektrostatische Quelle und Tropfen mit hoher Permittivität als mechanosensorische Strukturen, um Objekte mit einer anderen Permittivität als das Medium zu lokalisieren. Das vorgeschlagene EIEEs kann effektiv ungeladene Feststoff-/Flüssigkeitsobjekte ohne elektrische Verbindung, Signalverarbeitung oder externe Stromversorgung erkennen. Wichtig ist, dass EIEEs auch die Fähigkeit demonstriert, mehrere vergrabene Defekte in Objekten zu erkennen, einschließlich Gas in Flüssigkeiten, Feststoff in Flüssigkeiten, Flüssigkeit in Flüssigkeiten und Gas in Feststoffen, was bei früheren Elektrolokalisierungssystemen weitgehend unerforscht war. Als universelles Fernwahrnehmungssystem für Oberflächen- und Untersuchung unter der Oberfläche kann EIEEs potenziell eine komplementäre Modalität für diverse wissenschaftliche und technologische Bereiche bieten.