HERTZ-GSM

Технологии. Компьютеры. Электроника.

Эта искусственная кожа может чувствовать шаги божьей коровки

Новые исследования создают основу для эволюции в электронике, выводя концепцию «искусственной кожи» на новый уровень. Работа демонстрирует не только растягивающиеся электронные схемы, которые могут чувствовать прикосновение божьей коровки, но и производственный процесс для массового производства этих схем.

Восстановление некоторого подобия прикосновения к людям, которые используют протезы, было движущей силой, стоящей за многолетним стремлением инженера-химика Стэнфордского университета Женан Бао создать растягивающиеся, электронно-чувствительные синтетические материалы. Такой прорыв может в один прекрасный день послужить в качестве кожного покрова для протезов. Но в ближайшей перспективе эта же технология может стать основой для эволюции нового жанра гибкой электроники, очень отличающейся от жёстких смартфонов в наших задних карманах.

«Исследования синтетической кожи и гибкой электроники прошли долгий путь, но до сих пор никто не продемонстрировал процесс надёжного производства растягивающихся электронных схем», — говорит Бао, результаты которого появились в журнале Nature.

Надежда Бао заключается в том, что производители однажды смогут изготовить листы из полимерной электроники, встроенные в широкий спектр датчиков, и в конечном итоге соединить эти гибкие, многофункциональные цепи с нервной системой человека. Такой продукт был бы аналогичен гораздо более сложной биохимической сенсорной сети и защите поверхности материалом, который мы называем человеческой кожей, которая может не только ощущать прикосновение, но также температуру и другие явления.

Но задолго до появления искусственной кожи процессы, описанные в Nature, позволят создать складные, растягивающиеся сенсорные экраны, электронную одежду или участки кожи для медицинских применений.

Бао говорит, что их производственный процесс включает в себя несколько слоёв полимеров нового поколения, некоторые из которых обеспечивают эластичность материала, а другие содержат в себе сложные электронные сети. Тем не менее, другие обеспечивают изоляцию электронно-чувствительного материала. Одним из шагов в процессе производства является использование струйного принтера, чтобы, по сути, наносить краску на определённые слои.

«Мы разработали все эти слои и их активные элементы так, чтобы они могли безупречно работать вместе», — говорит учёный-докторант Сихонг Ван, ведущий автор статьи.

Команда успешно смоделировала свой материал на квадратах со стороной около 5 см., содержащей более 6000 отдельных устройств обработки сигналов, которые действуют как синтетические нервные окончания. Всё это помещено в водонепроницаемый защитный слой.

Прототип можно растянуть, чтобы удвоить его первоначальные размеры, и стянуть обратно, и всё это время он сохраняет свою способность проводить электричество без трещин, расслаивания или складок. Чтобы проверить долговечность, команда растянула образец более тысячи раз без значительного повреждения или потери чувствительности. Настоящий тест произвели, когда исследователи привязали свой образец к человеческой руке.

«Он отлично работает даже на поверхностях неправильной формы», — говорит докторант и другой ведущий автор статьи Цзе Сюй.

Возможно, наиболее перспективным является то, что процесс изготовления, описанный в этой статье, может стать платформой для оценки других растягиваемых электронных материалов, разработанных другими исследователями, которые в один прекрасный день могут заменить сегодняшнюю жёсткую электронику.

Бао говорит, что впереди ещё много работы, прежде чем эти новые материалы и процессы будут такими же распространёнными и работоспособными, как жёсткие кремневые микросхемы. Прежде всего, говорит она, её команда должна улучшить электронную скорость и производительность своего прототипа, но это многообещающий шаг.


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Защита от спама: *

Подписаться на RSS-ленту

Подпишитесь по e-mail

Архивы