Необычный сенсор можно растягивать более чем вдвое от первоначальной длины в любом направлении. После снятия нагрузки он вернется в исходное состояние без складок и повреждений, не потеряв способность чувствовать прикосновения.
Перспективное покрытие для рук и туловищ роботов создали профессор Чжэнань Бао (Zhenan Bao) и ее команда из Стэнфорда, известные по разлагаемой в теле человека электронике и электронной коже, впервые почувствовавшей прикосновение бабочки, пишет Membrana.
Нынешняя разработка группы Бао не столь чувствительна, как предыдущая модель, зато способна не только изгибаться, но и растягиваться. При этом она еще и прозрачная.
Состоит новая кожа для роботов из трех полимерных слоев (использованы вариации силикона). Два внешних слоя — чуть более твердые (из полидиметилсилоксана), средний – более мягкий (полимер Ecoflex). Этот бутерброд способен накапливать электрические заряды, причем количество хранимых зарядов напрямую зависит от степени деформации среднего слоя.
Непрерывно измеряя свойства такого гибкого конденсатора, электроника и оценивает силу нажатия в той или иной точке.
Ключом к новой коже стали два слоя очень тонких и эластичных электродов, расположенных между парой внешних и внутренним слоями полимеров. Эти электроды формируют измерительную сетку.
Электроды с нужными свойствами ученые смастерили из одностенных углеродных нанотрубок, причем заставили нанотрубки сложиться в форме крошечных пружинок. Они способны растягиваться и изгибаться в широких пределах без нарушения своей целостности и без изменения уровня проводимости.
Чтобы добиться такого эффекта, группа ученых распылила жидкую суспензию нанотрубок на тонкий слой силикона, который затем был довольно сильно растянут последовательно в двух перпендикулярных направлениях.
Первоначально нанотрубки располагались на поверхности полимера хаотично, создавая комки. Но при растяжении пленки некоторые из наноразмерных комков вытягивались вдоль линии растяжения. А при освобождении силикона его возврат к исходной форме заставлял эти вытянутые конгломераты молекул углерода скручиваться в подобие пружинок.
Впоследствии такие пружинки уже позволяли растягивать себя многократно без нарушения установившейся формы.
Создатели новой «кожи» утверждают, что, модифицировав сетку электродов, можно существенно повысить чувствительность датчика — до уровня прошлого варианта. Того самого, что ощущал на себе бабочек.
Но зато уже сейчас новый эластичный сенсор может похвастать необычайно широким диапазоном измеряемых усилий: «От сдавливания между большим и указательным пальцами до вдвое большего давления, чем развивающееся, когда слон стоит на одной ноге», — говорит один из участников работы Даррен Липоми.
