Самый большой орган тела, кожа, играет ключевую роль в облегчении нашего осязания, но его чувствительность трудно воспроизвести в искусственных версиях. Теперь, исследователи разработали новый тип электронной кожи (e-skin), содержащий крошечные встроенные волоски, которые могут точно воспринимать прикосновение и направление его движения.
Электронные кожи представляют собой тонкие пленки материала с электронными свойствами, которые позволяют им выполнять некоторые функции естественной кожи человека, такие как регистрация прикосновения, давления, температуры или даже боли. Эти искусственные кожи могут быть полезны для пациентов, нуждающихся в трансплантатах после серьезной травмы, или для придания более развитого осязания протезам конечностей и роботам.
В новом исследовании, исследователи из Хемницкого технологического университета и Института физики твердого тела и исследования материалов Ассоциации Лейбница разработали электронную кожу, содержащую новый тип датчика, который делает ее более чувствительной к прикосновениям. Прорыв произошел благодаря имитации важного, но упускаемого из виду фактора человеческого осязания — крошечных волосков, выстилающих кожу.
Ученые встроили крошечные магнитные волоски в эластомерный материал, чтобы сделать свою электронную кожу. Как и у натуральных волос, у этих искусственных есть луковичные корни, которые располагаются под поверхностью электронной кожи и перемещаются при прикосновении к волоскам наверху. Каждый из этих корней окружен 3D магнитным датчиком, позволяющим отслеживать точное положение корня в режиме реального времени. Это позволяет всей матрице датчиков регистрировать не только прикосновение к волоску, но и направление этого прикосновения к электронной коже.
Команда говорит, что эти магнитные датчики могут быть довольно легко изготовлены в листах больших размеров. Затем они могут самопроизвольно складываться в 3D коробки для размещения корней волосков с помощью процесса, известного как микро-оригами.
«Наш подход делает возможным точное пространственное расположение функциональных сенсорных элементов в 3D, которые могут производиться серийно в параллельном производственном процессе», — сказал Кристиан Беккер, первый автор исследования. «Такие сенсорные системы чрезвычайно сложно создать с помощью общепринятых микроэлектронных методов изготовления»
Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
Источник: Chemnitz University of Technology
