Ученые получили суперэластичную электронную кожу

Новая кожа для роботов состоит из трёх полимерных слоёв. Два внешних слоя — чуть более твёрдые (из полидиметилсилоксана), средний – более мягкий (полимер Ecoflex). Этот бутерброд способен накапливать электрические заряды, причём количество хранимых зарядов напрямую зависит от степени деформации среднего слоя.

Непрерывно измеряя свойства такого гибкого конденсатора, электроника оценивает силу нажатия в той или иной точке. Главный элемент системы — два слоя очень тонких и эластичных электродов, расположенных между парой внешних и внутренним слоями полимеров. Эти электроды формируют измерительную сетку.

Электроды с нужными свойствами учёные получили из одностенных углеродных нанотрубок, заставив их сложиться в форме крошечных пружинок. Эти пружинки способны растягиваться и изгибаться в широких пределах без нарушения своей целостности и без изменения уровня проводимости.

Независимо от того, растягивается «кожа» или сдавливается, два слоя нанотрубочных электродов сближаются, но разницу между этими видами деформации легко определить по шаблону распределения давления.

Образец новой кожи оснащён решёткой электродов размерностью 8 х 8 и способен строить картинку распределения давления с разрешением в 64 пикселя, но в перспективе ученые хотят поднять плотность упаковки контактов.

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», — цитирует слова одного из участников работы Даррена Липоми (Darren Lipomi) EurekAlert!.

Прозрачный сенсор можно использовать не только в робототехнике, но и для создания чувствительных к прикосновениям экранов или, например, медицинских повязок, способных предупредить медиков о чрезмерном сжатии пострадавшего участка, пишут ученые в статье в Nature Nanotechnology.