سنسورهای اثر انگشت امروزه به عنوان یکی از روش‌های محبوب برای امنیت و احراز هویت در بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی مانند تلفن همراه، لپ‌تاپ، تبلت و دیگر دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند. با گسترش استفاده از این سنسورها، تلاش برای بهبود عملکرد آنها از جمله افزایش سرعت شناسایی و دقت آنها در حال ادامه است. سنسور اثر انگشت پلیمری، یکی از انواع سنسورهای اثر انگشت است که به دلیل داشتن ویژگی‌هایی مانند انعطاف پذیری و سبکی، برای استفاده در دستگاه‌هایی که احتیاج به یک سنسور کوچک و مقاوم در برابر خط و خش دارند، بسیار مناسب است. در این مطلب به بررسی ویژگی‌ها و کاربردهای سنسور اثر انگشت پلیمری پرداخته خواهد شد.
سنسور اثر انگشت پلیمری
سنسور اثر انگشت پلیمری که با مواد پلیمری لایه نازک با قابلیت اتصال متقابل اشعه ماورای بنفش برای کپسوله سازی نانوسیم‌های اکسید زینک در سنسورهای اثر انگشت مبتنی بر فشار برچند نانوسیم است تولید شده است.
چنین سنسور خلاقانه یک فناوری جدید برای ضبط اثر انگشت است که در پروژه اروپایی PiezoMAT FP7 توسعه یافته است. اصل سنجش مبتنی بر خاصیت پیزوالکتریک نانو سیم های اکسید زینک است.
که در آنها اختلاف پتانسیل ایجاد شده در زمان اعمال فشار یا خمش در اثر فشار انگشت مبنای کارکرد سنسور انگشتی پلیمری است. از آنجا که فشار انگشت ناشی از انگشت را نمی توان مستقیماً بر روی نانوسیم هاها اعمال کرد، تغییر شکل از طریق ماده پلیمری انجام می‌شود که هدف آن انتقال نیروها از انگشت روی آرایه نانوسیم‌ها بدون اینکه یکپارچگی آنها را تغییر دهد می‌باشد.
علاوه بر این، از آنجا که لایه پلیمری اختصاص داده شده در تماس مستقیم با آلاینده های انگشت انسان یا روغن است، لایه محصورسازی باید در مقابل مقابل مواد شیمیایی بی‌اثر و …
بیشتر بخوانید: سنسور اثر انگشت نوری
ویژگی های سنسور اثر انگشت پلیمری
سنسور اثر انگشت پلیمری یک نوع سنسور اثر انگشت است که از مواد پلیمری ساخته می‌شود. ویژگی‌هایی که می‌توان به آن نسبت داد عبارتند از:
[elementor-template id=”17129″]
- کم‌مصرف: این سنسور انرژی کمتری برای عملکرد خود نیاز دارد و باتری را به‌طور موثر‌تر مدیریت می‌کند.
- خاصیت انعطاف‌پذیری: به دلیل استفاده از مواد پلیمری، این سنسور از خاصیت انعطاف‌پذیری بالایی برخوردار است و می‌تواند در ساختارهای پویا به‌کار رود.
- سبک و کوچک: با توجه به استفاده از مواد پلیمری، این سنسور سبک و کوچک است و می‌تواند در انواع دستگاه‌ها به‌کار رود.
- مقاومت در برابر شوک و لرزش: این سنسور از مقاومت بالایی در برابر شوک و لرزش برخوردار است و در شرایط صنعتی نیز می‌تواند به‌کار رود.
- حساسیت بالا: سنسور انگشتی پلیمری دارای حساسیت بالایی است و می‌تواند اطلاعات دقیقی را از اثر انگشت فراهم کند.
- قابلیت تولید به صورت انبوه: به دلیل ساختار ساده و استفاده از مواد پلیمری، این سنسور به راحتی قابلیت تولید به صورت انبوه را دارد و قیمت مناسبی دارد.
ساختار سنسور اثر انگشتی پلیمری
سنسور انگشتی پلیمری به کار رفته در دستگاه حضور و غیاب از آرایه‌ای از نانو سیم‌های اکسید روی پیزو الکتریک‌های جداگانه در تماس با ماده شیمیایی رشد یافته مرطوب (WCG) از طریق ویندوزهای هسته‌ای روی لایه‌ایی از دانه‌های اکسید روی گالیم (GZO) متصل شده به گالیم (رسوبات شیمیایی بخار) ساخته شده است.
تحت تغییر شکل‌های مکانیکی ناشی از فشار اثر انگشت، نانو سیم‌های اکسید روی پتانسیل‌های الکتریکی کم مقداری تولید می‌کند و پتانسیل‌های ناشی از هر نانو سیم جمع آوری می‌شود، که این امکان را به وجود می‌آورد تا یک مدل سه بعدی مربوط به اثر انگشت بازسازی گردد (پتانسیل های الکتریکی هر نانو سیم با توجه به میزان دفرمگی آن نانو سیم با دیگری متفاوت است لذا نرم افزار می‌تواند با توجه به اختلاف این پتانسیل‌ها میزان دفرمگی هر نانو سیم را تعیین کرده و با استفاده از این موضوع تصویری از سطح اثر انگشت را با دقت بسیار بالایی تولید نماید).
از آنجا که امکان اعمال فشار آثار انگشت بصورت مستقیم روی نانو سیم های شکننده وجود ندارد لذا لازم است از یک ماده پلیمری به عنوان واسط بین اثر انگشت و نانوسیم‌های پیزو الکتریک استفاده شود.
ماده پلیمری انتخابی سنسور انگشتی پلیمری علاوه بر دی الکتریک بودن باید به اندازه‌ایی سخت باشد که از نانوسیم‌ها در برابر شکست محافظت نماید و در عین حال به اندازه‌ای نرم باشد تا جلوی دفرمه شدن نانوسیم ها و ایجاد شار الکتریکی را در هنگام اعمال فشار اثر انگشت را نگیرد.
بیشتر بخوانید: سنسور اثر انگشت خازنی
مشخصه‌های مکانیک و ضخامت
مشخصه‌های مکانیک و ضخامت بهینه این لایه پلیمری به کار رفته در دستگاه حضور و غیاب اثر انگشتی از طریق شبیه‌سازی‌های پارامتری که با استفاده از نرم افزرا COMSOL انجام شده است به دست آمده است. مطالعات عددی برای تعیین اینکه آیا مقدار بهینه‌ایی برای ضخامت لایه پلیمری وجود دارد تا ولتاژ خروجی نانو سیم ها را به نقطه ماکزیمم برساند انجام شده است.
[elementor-template id=”16949″]
سنسور اثر انگشت پلیمری که در پروژه اروپایی PiezoMAT FP7 تولید شده است امکان ایجاد تصویری با رزولوشن بالا از اثر انگشت را ایجاد می‌کند که حاصل استفاده از تکنولوژی نانو سیم‌ها می‌باشد . لازم به ذکر است که این فناوری فعلا در مرحله تولید آزمایشگاهی می‌باشد و تا ظهور در بازار فناوری فاصله دارد.
سنسور اثر انگشت پلیمری از نوع سنسور اثر انگشت خازنی است. این سنسور دارای صفحه ای حساس به لمس است که با تشخیص الکتریکی فشار اثر انگشت کاربر، اثر انگشت را تشخیص می دهد. سپس با استفاده از الگوریتم هایی که بر روی داده های اثر انگشت ذخیره شده در حافظه دستگاه اجرا می شوند، از هویت کاربر تأیید می شود.
بله، سنسور اثر انگشت پلیمری به دلیل داشتن حساسیت بالا و دقت بسیار بالا، یکی از امن ترین روش های تأیید هویت کاربر است. همچنین، این سنسور دارای امکانات امنیتی بسیاری است که از جمله رمزنگاری داده ها، اعتبارسنجی دو عاملی و امکانات مانند کنترل دسترسی به سطح سیستم و قفل کردن دستگاه در صورت تلاش برای دسترسی غیرمجاز است.
سنسور اثر انگشت پلیمری به دلیل دارا بودن ضد آب بودن و مقاومت در برابر خط و خش، برای استفاده در شرایط سخت و خاصی مانند محیط های مرطوب و کثیف، کاربرد دارد. همچنین، این سنسور برای استفاده در دستگاه های قابل حمل نیز مناسب است و با استفاده از آن می توان به راحتی هویت کاربران را تأیید کرد.