Исследователи из Университета Циндао, Китай, разработали уникальный сенсор, способный распознавать и различать объекты на расстоянии до 10 сантиметров, не касаясь их напрямую. Этот сенсор, изготовленный из материала, чувствительного к электрическим полям, может открыть новые возможности для робототехники.
Развитие электронной кожи
В последние годы наблюдается значительный прогресс в создании гибкой электроники, что привело к появлению широкого спектра функциональных носимых устройств. Интеграция таких сенсоров в "электронную кожу" стала ключевым направлением исследований, имеющим потенциал для применения в робототехнике, медицине и других областях.
Электронная кожа с интегрированным бесконтактным сенсором может принести пользу многим людям. Например, возможность управлять программным обеспечением с помощью жестов, особенно актуальна для тех, кто не может физически держать устройство. Кроме того, такая технология может помочь людям с нарушениями зрения безопасно ориентироваться в пространстве. Данная функциональность может быть применена к любым устройствам, подключенным к сети Интернет вещей (IoT).
Большинство современных сенсоров требуют непосредственного прикосновения, чтобы обнаружить объект. Новое исследование китайских ученых делает шаг к "бесконтактной" сенсорной технологии. Разработанный ими сенсор настолько чувствителен, что ему не требуется прямого контакта с объектом.
Как это работает?
"Для повышения чувствительности и универсальности мы создали новые композитные пленки с удивительными и очень полезными электрическими свойствами", - сказал Синьлинь Ли, один из авторов исследования.
Для создания этих пленок исследователи объединили небольшое количество графитового нитрида углерода (GCN) с полидиметилсилоксаном (PDMS) и напечатали их на 3D-принтере в виде сетки. Удивительно, но оказалось, что сочетание этих материалов с высокой диэлектрической постоянной (способность материала запасать электрическую энергию) привело к получению материала с низкой диэлектрической постоянной, а следовательно, более чувствительного к электрическим полям.
Испытания с использованием собственных пальцев в качестве объектов показали, что сетка распознает их на расстоянии от 0,5 до 10 см, не требуя физического прикосновения. Сенсор также смог правильно распознать и различить формы и движения круглого стола и треугольной призмы.
"Результаты оказались превосходными с точки зрения чувствительности, скорости отклика и стабильности работы", - отметил Ли. "Это открывает новые возможности в области носимых устройств и электронной кожи".
После успешных испытаний ученые интегрировали сенсоры в печатную плату, создав единую систему для дистанционного мониторинга движений человека. "Электронная кожа" с новыми сенсорами крепится на запястье, обеспечивая постоянную связь с устройством, которое в режиме реального времени с помощью технологии 4G передает 3D-формы объектов на смартфоны, смарт-часы и компьютеры.
В будущем исследователи планируют усовершенствовать технологию сенсоров для массового производства и изучить возможности, выходящие за рамки обнаружения формы и движения.
Исследование опубликовано в журнале Science & Technology of Advanced Materials.
