E-Whiskers (Электронные усики) - новые высокочувствительные тактильные датчики

Исследователи лаборатории Berkeley и университета Калифорнии Berkeley создали тактильные датчики из многокомпонентных пленок, состоящих из углеродных нанотрубок и серебряных наночастиц, которые действуют аналогично высокочувствительным усикам котов и крыс. Эти новые электронные усики e-whiskers реагируют на давление величиной не более одного Паскаля. Такое давление оказывает на поверхность стола банкнота в один доллар. Одним из многих потенциальных применений такого изобретения – наделение роботов новыми способностями “видеть” и “чувствовать” свою окружающую среду.

“Усики являются волосяными тактильными датчиками, используемыми некоторыми млекопитающими и насекомыми для контроля воздушного потока и навигации вокруг препятствий в ограниченном пространстве”, говорит руководитель данного проекта Али Джейви (Ali Javey), преподаватель отдела материаловедения лаборатории Berkeley и профессор электротехники и компьютерных наук университета Калифорнии Berkeley. “Наши электронные усики состоят из эластичных волокон с высоким аспектным отношением, покрытых электропроводными пленками из нанотрубок и наночастиц. Во время испытаний эти усики были в 10 раз более чувствительными к давлению, чем все предыдущие емкостные или резистивные датчики давления”.

Джейви и его исследовательская группа являются лидерами в разработке электронной кожи e-skin и других гибких электронных устройств, которые могут взаимодействовать с окружающей средой. В своем последнем исследовании они использовали склеенные углеродные нанотрубки, которые образуют электропроводную каркасную матрицу с отличной гибкостью. На эту матрицу из углеродных нанотрубок они нанесли тонкую пленку серебряных наночастиц, которые наделяют матрицу высокой чувствительностью к механической нагрузке.

“Чувствительность к деформированию и электрическое удельное сопротивление нашей композитной пленки легко настраивается путем изменения соотношения углеродных нанотрубок и серебряных наночастиц”, говорит Джейви. “Композитную пленку можно затем покрасить или нанести на эластичные волокна с высоким аспектным отношением для формирования электронных усиков e-whiskers, которые можно интегрировать в различные пользовательские интерактивные системы”.

Джейви отметил, что использование эластичных волокон с малой пружинной постоянной, как структурным компонентом усиков, обеспечивает большой изгиб и, следовательно, высокую деформацию к малейшему приложенному давлению. Как доказательство правильности концепции, исследователи успешно использовали электронные усики для демонстрации высокоточного 2D и 3D изображения воздушного потока. В будущем электронные усики e-whiskers можно будет использовать для восприятия информации от тактильного датчика для пространственного картирования близлежащих объектов, а также использовать их в носимых датчиках для измерения сердечных сокращений и пульса.

“Наши электронные усики e-whiskers представляют собой новый тип высокочувствительной сети тактильных датчиков для контроля окружающего воздействия, работающих в режиме реального времени”, говорит Джейви. “Простота изготовления, легкий вес и отличная производительность наших электронных усиков обеспечит их широкое применение для робототехники, пользовательских интерфейсов человек-машина и биологического оборудования”.

Источник новости