Разработки искусственной кожи, получившей название «e-skin», описываются в сентябрьском выпуске журнала «Nature Materials». Это первый в своём роде материал, изготовленный из монокристаллических неорганических полупроводников.

Чувствительная к прикосновениям искусственная кожа поможет преодолеть главную проблему робототехники: применение необходимого количества силы для удержания и управления широким кругом объектов.

«Люди обычно знают, как следует держать хрупкое яйцо так, чтобы не разбить его», – объясняет Джеви. – «Если нам когда-либо понадобиться робот, который сможет выгружать посуду, мы должны быть уверены, что в процессе своей работы он не разобьёт бокалы». При этом учёные хотят быть уверены и в том, что тому же роботу удастся обхватить более тяжёлый предмет, не выронив его.

Среди долгосрочных целей использования разработки – применение e-skin для восстановления чувства осязания у больных с протезами, что потребует значительных успехов в интеграции электронных датчиков с нервной системой человека.

Все предыдущие попытки создать искусственную кожу основывались на использовании органических материалов, поскольку они являются гибкими и легко поддаются обработке.

«Проблема заключается в том, что органические материалы являются очень слабыми полупроводниками, а это означает, что электронные устройства, изготовленные из них, часто требуют высоких напряжений для того, чтобы схема работала», – сообщил Джеви. – «Неорганические материалы, такие как кристаллический кремний, с одной стороны, имеют отличные электрические свойства и могут работать на малой мощности. Кроме того, они химически более стойкие. Но исторически сложилось, что такие материалы были негибкими и легко ломались. В связи с этим, работы многих групп, в том числе и нашей, в последнее время направлены на доказательство того, что миниатюрные полосы или провода из неорганических веществ могут быть очень гибкими – идеальными для высокой производительности электроники и датчиков».

Инженеры из Калифорнийского университета начали свою работу с выращивания нанопроводов из германия и кремния на цилиндрическом барабане, который затем был перевёрнут и поставлен на липкую подложку – полимерную плёнку. При вращении барабана, нанопровода упорядоченно наносились, или «отпечатывались», на подложку, образуя основу, из которой могут быть изготовлены тонкие, гибкие листы электронных материалов. Согласно заявлениям исследователей, в качестве основы для подложки могут использоваться самые различные материалы, включая пластмассы, бумагу и стекло.

Другой подход группы учёных заключался в следующем: сначала, нанопровода выращивались на плоской подложке, а затем переносились на полимерную плёнку в качестве оттисков, полученных в процессе направленного «втирания».

Исследователи продемонстрировали способность электронной кожи определять давление от 0 до 15 килопаскалей – диапазон, который можно сравнить с силой, применяемой для таких ежедневных действий, как набор текста на клавиатуре или удержание объектов.

«Это первая настоящая интеграция материалов на основе упорядоченных нановолокон в единую функционирующую систему – в данном случае, в электронную кожу», – заявил ведущий автор публикации Кунихару Такеи (Kuniharu Takei). – «Это техника, которая потенциально может быть выполнена в более крупных масштабах. На данный момент, ограничением размера разработанной нами e-skin является размер инструментов, которые мы используем».

Источник: esciencenews.com

Страницы: 1 2

загрузка...