Новая «умная кожа» может соперничать в чувствительности с человеческой

Используя метод «механического возбуждения», исследователи из Института технологии Джорджии сумели разработать сенсоры, способные ощущать прикосновение с тем же уровнем чувствительности, что и кончики человеческих пальцев — и это может стать важным прорывом в роботостроении и создании искусственных конечностей.

Прозрачные и гибкие пластинки с массивами сенсоров используют около 8 тысяч такселей, которые представляют из себя чувствительные к прикосновению транзисторы, способные независимо генерировать пьезоэлектрические сигналы – то есть испускать электричество при механическом возбуждении. Каждый из этих тысяч транзисторов состоит из порядка 1500 нанопроводников из оксида цинка, которые соединяются с электродами тонким слоем золота, что позволяет сенсорам воспринимать изменения давления вплоть до 10 килопаскаль – а это чувствительность человеческой кожи.

«Любое механическое движение — например, движение рук или пальцев робота, может транслироваться в управляющие сигналы», пишет ведущий автор исследования Жон Лин Ванг. «Это позволит сделать искусственную кожу более умной и более похожей на кожу человека. Позволит коже ощущать активность на своей поверхности».

Электронная имитация тактильного ощущения долгое время была мечтой многих исследователей, и её удалось реализовать благодаря замерам изменений сопротивляемости. Но команда из Института Джорджии пошла другим путём, измеряя крошечные изменения поляризации, когда пьезоэлектрические материалы вроде оксида цинка (в которых могут накапливаться токи) попадают под механическое давление. В таких транзисторах пьезоэлектрические заряды контролируют течение токов через нанопроводники.

«Это фундаментально новая технология, которая позволяет нам контролировать электронные устройства напрямую, используя механическое возбуждение», говорит профессор Ванг. «И её можно использовать во многих сферах, включая робототехнику, человеко-машинные интерфейсы, и других областях, в которых, так или иначе, присутствует механическая деформация».