«Усы — это похожие на волосы тактильные сенсоры, которые используются некоторыми млекопитающими и насекомыми для отслеживания ветра и обхода препятствий в ограниченном пространстве», — говорит руководитель исследования Али Джави, научный сотрудник отделения материаловедения лаборатории Беркли и профессор Калифорнийского университета в Беркли. электротехника и информатика. «Наши электронные усы состоят из эластичных волокон с высоким коэффициентом формы, покрытых проводящими композитными пленками из нанотрубок и наночастиц. В ходе испытаний эти усы были в 10 раз более чувствительны к давлению, чем все ранее описанные емкостные или резистивные датчики давления».Джэйви и его исследовательская группа были лидерами в разработке электронной кожи и других гибких электронных устройств, которые могут взаимодействовать с окружающей средой.
В этой последней работе они использовали пасту из углеродных нанотрубок, чтобы сформировать электропроводящую сетчатую матрицу с превосходной гибкостью. В эту матрицу углеродных нанотрубок они поместили тонкую пленку наночастиц серебра, которые наделили матрицу высокой чувствительностью к механическим деформациям.«Чувствительность к деформации и электрическое сопротивление нашей композитной пленки легко настраивается путем изменения соотношения составов углеродных нанотрубок и наночастиц серебра», — говорит Джави. «Затем композит может быть окрашен или напечатан на эластичных волокнах с высоким коэффициентом формы, чтобы сформировать электронные усы, которые можно интегрировать с различными интерактивными системами».
Джейви отмечает, что использование эластичных волокон с небольшой жесткостью пружины в качестве структурного компонента усов обеспечивает большой прогиб и, следовательно, высокую деформацию в ответ на наименьшее приложенное давление. В качестве доказательства концепции он и его исследовательская группа успешно использовали свои электронные усы для демонстрации высокоточных 2D и 3D карт ветрового потока.
В будущем электронные усы могут использоваться для опосредования тактильного восприятия для пространственного картирования близлежащих объектов, а также могут привести к носимым датчикам для измерения сердцебиения и частоты пульса.«Наши электронные усы представляют собой новый тип высокочувствительных тактильных сенсорных сетей для мониторинга воздействия окружающей среды в реальном времени», — говорит Джэйви. «Простота изготовления, легкий вес и отличные характеристики наших электронных усов должны иметь широкий спектр приложений для продвинутой робототехники, человеко-машинного пользовательского интерфейса и биологических приложений».Статья с описанием этого исследования была опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences. Статья называется «Высокочувствительные электронные усы на основе узорчатых углеродных нанотрубок и композитных пленок наночастиц серебра».
Javey — автор-корреспондент. Соавторы — Кунихару Такей, Жибин Ю, Максвелл Чжэн, Хироки Ота и Тошитаке Такахаши.
Это исследование было поддержано Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США.