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.