Создана электронная кожа с
тактильной чувствительностью
Инженеры
из Калифорнийского университета в Беркли создали из полупроводниковых
нановолокон уникальное покрытие, которое сами же назвали «электронной кожей» (e-skin).
Поверхность этой «электронной кожи» разбивается на отдельные пиксели, которые
способны измерять давление в каждой конкретной точке. Измерение давления в
диапазоне от 0 до 15 килопаскалей позволяет применять это покрытие практически
во всех случаях, характерных для обычной человеческой деятельности – удерживание
и переноска предметов, обращение с хрупкими предметами и др.
Большой интерес в новом покрытии под названием «электронная кожа» вызывает
технология производства. Тестовый участок «электронной кожи» создан с помощью
процесса, который авторы назвали «ролик для шерсти наоборот» (a lint roller in
reverse). Нановолокна из монокристаллических полупроводников (из сочетания
кремния и германия) укладывались в упорядоченную матрицу путем приклеивания этих
волокон на специальный цилиндр, покрытый полиамидной пленкой. Управляя
приклеиванием нановолокон к цилиндру, ученые смогли получить полноценную
платформу для «электронной кожи». Также изучаются и другие способы получения
подобных покрытий – в том числе выращивание таких же волокон на плоской
подложке, а затем переносятся на пленку путем притирания.
Как заявил Али Джавей (Ali Javey), руководитель группы авторов, работающей над
«электронной кожей», создаваемое покрытие открывает дорогу к совершенно новым
возможностям для роботов. Имея возможность точно измерять давление в каждой
точке касания объектов, будущие роботы смогут не хуже человека манипулировать
самыми разными предметами, включая хрупкие, тяжелые и просто сложные в
обращении. Интересно, что попытки создать подобные покрытия, состоящие из
точечных измерителей давления, предпринимались и ранее, но в них применялись
органические материалы. Как выяснилось, неорганические материалы потребляют
меньше энергии при измерении давления (всего 5 вольт), а также оказались более
устойчивы к механическому износу – материал сохраняет целостность и
работоспособность после более 2000 сгибаний. Испытанный фрагмент «электронной
кожи» размером 7 x 7 см разбит на матрицу 18 x 19 пикселей. Каждый из этих
пикселей содержит транзистор, состоящий из сотен нановолокон, а внешняя сторона
покрыта тонким слоем резины, не мешающим измерять давление предметов на
поверхность.
Как считает один из соавторов работы, Кунихару Такеи (Kuniharu Takei), новая
технология является одним из первых в истории примеров интеграции упорядоченных
нановолокон в технологии макромасштабов. Площади покрытия «электронной кожи»
зависят только от размеров оборудования, с помощью которого она создается.
Подробнее об «электронной коже», способной стать незаменимым тактильным
инструментом для роботов, для протезов конечностей и других приложений, можно
прочитать в обзоре на сайте
GizMag, а также в оригинальной статье, которая опубликована в свежем номере
журнала
Nature Materials.
|