Электронная кожа — технологический прорыв

штучные отпечатки пальцев

Искусственная человеческая кожа

«Искусственные отпечатки». Может и звучит как просто ещё одна уловка, чтобы обмануть правоохранительные органы, но первая в мире электронная кожа для кончиков пальцев, подобная человеческой, имеет даже больше инноваций. Электронный материал, который имитирует закрученную структуру отпечатков наших пальцев, может чувствовать давление, температуру и даже звук. Хоть технология еще не испытывалась в реальных условиях жизни, исследователи говорят, что это может быть началом для добавления ощущений искусственным протезам или может даже усиливать чувства уже имеющиеся.

“Это интересная работа” — говорит Джон Роджерс, изучающий свойства материалов в университете штата Иллинойс, Урбана-Шампейн, который не участвовал в исследовании. “Это действительно добавляет еще один инструмент с датчиками, которые могут быть интегрированы с кожей.”

Электронная кожа, известная так же как e-skin (э-кожа), была в развитии в течение многих лет. Существует несколько технологий, используемых для имитации ощущений реальной кожи человека, включая датчики, которые могут мониторить жизненные показания, такие как пульс или температуру. Но предыдущие е-скины были в состоянии “чувствовать” только два ощущения: температуру и давление. И есть дополнительные трудности, когда дело доходит до репликации кончиков пальцев, особенно имитации их способность ощущать даже мельчайшие изменения в текстуре, говорит Хьюнхьюб Ко, молекулярный инженер в Ульсанском Национальном институте науки и технологии в Южной Корее.

Структура изобретённых электронных отпечатков

В новом исследовании, Ко и коллеги начали с тонкого, гибкого материала с гребнями и пазами во многом как естественные отпечатки пальцев (электронная кожа). Это позволило им создать то, что они называют “микроструктурированную ферроэлектрическую кожу” (увеличение на рисунке ниже). Восприятие такого материала давления, текстуры, температуры идёт из высокочувствительной структуры называемой сблокированным микрокупольном массивом — крошечные куполки сходящиеся в «сендвиче» друг с другом в двух внутренних слоях электронной кожи, также показано на рисунке ниже.

штучные отпечатки пальцев

Вот как это работает: когда давление извне сдавливает два слоя вместе возникает электрический ток, проходящей через толщу материала. Ток потом отслеживается с помощью электродов и регистрируется как давления — чем сильнее давление, тем больше ток. Кожа может также ощущать температуру, сообщает команда, хотя во многом подобным образом с другими технологиями. При воздействии тепла, е-скин материал расширяется, но при охлаждении стягивается. В обоих случаях, незначительные изменения в жесткости генерирует токи, что ученые могут записывать как скачки температуры или «капли», очень похожим образом, как формируется давление исходя из токов.

Дополнительная «фича» штучных кончиков пальцев

Наиболее неожиданное свойство, которым наделена искусственная кожа для отпечатков пальцев — она может улавливать звуковые сигналы. Всё верно — е-кожа может «слышать» звуки. Ко поясняет, что звук генерирует малые вибрации в испытуемом материале, которые вызывают незначительные колебания в массиве микрокуполов, они в свою очередь посылают электрические сигналы. Чтобы проверить это, он и его команда разместили динамики рядом с е-кожой и проиграли запись букв в слове «skin». Используя устройство для измерения частоты звуковых волн, они регистрировали частоты, которые искусственная кожа «слышала» из каждой буквы. Позже он сравнил снятые звуковые частоты кожи с записью смартфона. Самое неожиданное открытие? “Наша e-кожа восприняла звук лучше, чем микрофон на смартфоне.”

Ко говорит, что способ, по которому будет давление, текстура, температура и акустические сигналы передаваться в мозг — его следующий вызов. Другие исследователи использовали оптогенетику чтобы ощущения искусственной кожи направить в мозг мышей, но Ко планирует исследовать другие технологии, чтобы найти способ который лучше всего подходит для его лабораторного материала.

“Это область, которая только начала продвигаться на исследовательском уровне за последние несколько лет и люди выясняют, как строить высокоэффективные электро-сенсоры, которые могут плотно ложиться на кожу. В контексте датчиков закреплённых на коже, это умный набор идей и материалов для конструкции этого устройства.”

— говорит Роджерс.

Источник: news.sciencemag.org

Читайте так же о том как Lexus представила легендарный ховерборд.

Оцените нашу статью!
УжасноПлохоСреднеХорошоОтлично — оценок: 1, средняя: 5,00 из 5
Загрузка...

Оставьте комментарий:

Ваш e-mail не будет опубликован.