Ученые разработали сверхчувствительный материал с электронным осязанием

В течение долгих лет ученые по всему миру стараются найти способ, который смог бы наделить роботов возможностью ощущать предметы. А ведь эта способность, которая без сомнения со временем появится, откроет перед робототехникой дополнительные возможности. Робот, наделенный способностью «чувствовать», сможет намного точнее определять структуру каждого отдельного объекта, лучше координировать свои действия и вообще выполнять больше задач. Один из положительных шагов в развитии этого направления сделали ученые из Технологического института Джорджии, которые создали новый тип очень чувствительного материала, способного наделить роботов практически чувством осязания, почти таким же, какое есть у нас.

Этот высокочувствительный материал использует тысячи пьезотронных транзисторов (или текселей, как прозвали их сами ученые), каждый из которых содержит около 1500 нанопроводов диаметром от 500 до 600 нанометров. Благодаря тому, что нанопровода транзисторов построены на основе оксида цинка, который одновременно дает им пьезоэлектрические и полупроводниковые свойства, данные транзисторы могут определять давление, которое на них оказывается и тем самым давая материалу электронное чувство осязания.

Эта разработка ведется уже около трех лет. За это время группа исследователей под руководством Чунь Линь Ванга создала сотни матриц (пластинок) площадью 92 x 92 текселей, каждый из которых способен воспроизводить электронный сигнал при оказываемом давлении. Каждая матрица представляет из себя несколько слоев текселей с оксидом индия и золота в качестве прослойки. Затем тексели покрываются париленовым слоем (полимер), который защищает их от влаги и коррозии. В результате получается массив плотностью 234 пикселя на дюйм, который способен регистрировать давление начиная с 10 кПа (килопаскалей). По словам ученых, это делает материал таким же чувствительным, как и пальцы человека.

Сами пластинки прозрачные, гибкие и достаточно прочные. Помещенный на 24 часа в раствор из соляной кислоты и дистиллированной воды, материал стойко выдержал это испытание.

Такой материал открывает сразу много возможностей для его использования. Самыми очевидными являются сенсорные экраны и искусственная кожа.

Материал настолько чувствителен, что его можно использовать даже для снятия отпечатков пальцев, причем на таком уровне, когда просчитываться будет не просто рисунок отпечатка в целом, а еще и давление каждой отдельной точки этого отпечатка, что поможет существенно повысить уровень безопасности. Помимо этого его применением могут заинтересоваться в робототехнике и протезных клиниках, где материал можно будет применять в качестве искусственной кожи для роботов и многофункциональных протезов.

Ученые считают, что смогут еще сильнее увеличить чувствительность материала, путем сокращения числа нанопроводов в тексельных матрицах с сотни штук всего до одного.