Корейские ученые напечатали на 3D-принтере сверхчувствительные датчики давления

Исследовательская группа из Сеульского национального университета науки и технологий разработала инновационную платформу для тактильных датчиков, используя ауксетические механические метаматериалы (АММ), напечатанные на 3D-принтере. Под руководством Мингю Канга и доктора Сунчжэ Пё команда создала кубическую решетку со сферическими пустотами с помощью технологии 3D-печати на основе цифровой обработки света.

Ключевая особенность разработанных датчиков — использование материалов с отрицательным коэффициентом Пуассона, которые сжимаются при сжатии, концентрируя деформацию в локальных областях. Это свойство значительно повышает чувствительность датчиков и их способность точно регистрировать давление.

Ученые протестировали свои датчики в двух режимах: емкостном, где давление изменяет расстояние между электродами, и пьезорезистивном, где покрытие из углеродных нанотрубок меняет электрическое сопротивление под нагрузкой. Результаты показали, что ауксетическая конструкция обеспечивает повышенную чувствительность, стабильность в ограниченных пространствах и минимизацию перекрестных помех между чувствительными элементами.

Для демонстрации практического применения команда создала тактильный массив для пространственного картирования давления и классификации объектов, а также носимую стельку, способную отслеживать характер походки и определять тип пронации стопы.

Разработанная технология открывает новые возможности для создания умных стелек, роботизированных манипуляторов и носимых систем мониторинга здоровья. Важным преимуществом является сохранение чувствительности и стабильности датчиков даже в жестких корпусах, где обычные пористые решетки теряют свои свойства.

Технология 3D-печати позволяет точно программировать характеристики конструкции и настраивать геометрию без изменения основного материала, что делает возможным создание персонализированных датчиков для различных применений.