Светодиодный дисплей создает тактильные 3D-фигуры: новая эра в интерфейсах?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Представьте себе мир без света, мир, где единственным проводником становится осязание. Именно в таком мире живут незрячие люди, полагаясь на чувствительность своих пальцев, чтобы ориентироваться в пространстве и получать информацию. Сегодня технологии делают огромные шаги навстречу, стремясь создать устройства, способные передавать тактильные ощущения, сравнимые с реальными. Одно из таких многообещающих направлений — разработка морфируемых тактильных дисплеев, способных динамически изменять свою форму и текстуру, подобно хамелеону.

Ученые из Южной Кореи представили миру инновационный прототип такого дисплея, основанный на биомиметическом принципе — имитации природных процессов. Сердцевина изобретения — двухслойная полимерная пленка, где каждый слой играет свою, особую роль. Первый слой, поли(трет-бутилакрилат) (PtBA), обладает удивительным свойством: он способен менять свою жесткость под воздействием тепла, переходя из твердого, почти стеклянного состояния в мягкое, резиноподобное. Второй слой — это эластичный композит из полидиметилсилоксана (PDMS) с добавлением графеновых нанопластин (GNP). Этот слой играет роль «нагревателя», эффективно поглощая свет ближнего инфракрасного диапазона и преобразуя его в тепло, которое передается слою PtBA.

Тактильный дисплей, иллюстрация
Тактильный дисплей, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Но как же эта пленка превращается в тактильный дисплей? Секрет кроется в сочетании света, тепла и давления. Под пленкой расположена миниатюрная пневматическая камера, создающая небольшое давление. При освещении определенных участков пленки инфракрасным светом, слой PtBA в этих точках нагревается и размягчается. Давление в камере заставляет эти участки выгибаться наружу, формируя выпуклости на поверхности пленки. При отключении света PtBA остывает и снова твердеет, «запоминая» приданную форму. Таким образом, управляя светом, можно создавать на поверхности пленки различные рельефные изображения, доступные для восприятия осязанием.

a Структурная конфигурация с рабочим механизмом морфируемого тактильного дисплея, который может производить регулируемую по высоте и фиксируемую деформацию посредством фототермически вызванной модуляции жесткости в локализованных областях полимерного бислоя при переключении стационарного пневматического давления. b, c Возможность реконфигурации формы морфируемого тактильного дисплея, позволяющая текстуре с выражением тепла на морфированной структуре после фиксации.
a Структурная конфигурация с рабочим механизмом морфируемого тактильного дисплея, который может производить регулируемую по высоте и фиксируемую деформацию посредством фототермически вызванной модуляции жесткости в локализованных областях полимерного бислоя при переключении стационарного пневматического давления. b, c Возможность реконфигурации формы морфируемого тактильного дисплея, позволяющая текстуре с выражением тепла на морфированной структуре после фиксации.
Автор: Hwang, I., Mun, S., Youn, JH. et al. Height-renderable morphable tactile display enabled by programmable modulation of local stiffness in photothermally active polymer. Nat Commun 15, 2554 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-46709-7 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Уникальность этой технологии заключается в ее высокой точности и универсальности. Дисплей способен воспроизводить не только простые символы, как шрифт Брайля, но и сложные трехмерные формы с плавными переходами высоты. Более того, варьируя интенсивность света, можно регулировать степень жесткости поверхности в каждой точке, создавая ощущение различных текстур, от гладкой до шероховатой.

a Фотография морфируемого тактильного дисплея, интегрированного с массивом NIR-светодиодов 6 × 6. b Тепловое изображение 36 областей, фототермически нагревающихся во время работы всех NIR-светодиодов. c Изменение максимально выраженной высоты деформации морфируемых областей при изменении мощности света в двух различных условиях пневматического давления. d 3D-профилограмма областей, морфируемых в изогнутые формы с различной высотой деформации. e, f Сравнение настраиваемых шагов с максимальной высотой деформации и силой удержания. g-l Фотографии с изображением 3D-профилографа нашего тактильного дисплея, который физически выражает не только алфавит Брайля для
a Фотография морфируемого тактильного дисплея, интегрированного с массивом NIR-светодиодов 6 x 6. b Тепловое изображение 36 областей, фототермически нагревающихся во время работы всех NIR-светодиодов. c Изменение максимально выраженной высоты деформации морфируемых областей при изменении мощности света в двух различных условиях пневматического давления. d 3D-профилограмма областей, морфируемых в изогнутые формы с различной высотой деформации. e, f Сравнение настраиваемых шагов с максимальной высотой деформации и силой удержания. g-l Фотографии с изображением 3D-профилографа нашего тактильного дисплея, который физически выражает не только алфавит Брайля для «ETRI» и алфавит «E», но и 3D-топологии ручки управления, пирамиды и различных контуров, соответственно. m, n Фотографии, демонстрирующие прикосновение пальца к морфированной поверхности после фиксации и возможность локальной регулировки мягкости и теплоты морфированной поверхности, соответственно. o, Фотография с изображением 3D-профилографа текстурированной 3D-топологии, имитирующей кожу глаза хамелеона.
Автор: Hwang, I., Mun, S., Youn, JH. et al. Height-renderable morphable tactile display enabled by programmable modulation of local stiffness in photothermally active polymer. Nat Commun 15, 2554 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-46709-7 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Хотя технология все еще находится на стадии разработки, у нее огромный потенциал. Морфируемые тактильные дисплеи могут стать настоящим прорывом в самых разных областях. Они способны не только подарить незрячим людям новые возможности для общения и получения информации, но и найти применение в автомобильной промышленности, робототехнике, виртуальной реальности, образовании и многих других сферах, где требуется передача информации через прикосновение. Вполне возможно, что в будущем мы сможем «почувствовать» виртуальную реальность или «прочитать» текстуру изображения на экране смартфона кончиками пальцев. И тогда волшебный мир тактильных ощущений откроется перед нами во всем своем многообразии.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Украли телефон — что будет с почтой, облаком и Госуслугами и как подготовиться заранее

Новая SIM-карта вернёт номер, но не вернёт ваши аккаунты. Что лежит в телефоне, о чём забывают и что настроить за один вечер, пока он ещё у вас.

Вагоны ледники: как перевозили скоропорт в поездах до появления рефрижераторов

До того как в железнодорожном транспорте появились вагоны с машинным охлаждением, единственным способом доставить скоропортящиеся продукты на большие расстояния были вагоны ледники. Это целая...

Зарядка 65 Вт с микроплаты: обзор модуля на микросхеме XPM52C

Для самодельных конструкций часто нужно добавить порт для зарядки смартфона. Быстрая зарядка гаджетов теперь обыденность. Сегодня рассмотри зарядный модуль под внешнее питание, который обеспечивает...

Велосипеды моего детства из СССР: личный опыт

Все началось с детского трехколесного велосипеда под названием «Ветерок». Это был не просто велик, а, согласно заводского наименования, ДКВ-2: «детский комбинированный велосипед». Любопытно: эту...

В 1841 году на Теннесси обрушился дождь из плоти и «крови»: почему ученые до сих пор не могут до конца объяснить эту аномалию

Сообщения о том, что с неба падают куски сырого мяса или льется вода красного цвета, встречаются в исторических документах на протяжении нескольких тысяч лет. О таких случаях писали авторы...

Новый остров появился из моря в 1963 году — учёные до сих пор наблюдают, как жизнь заселяет его с нуля

Утром 14 ноября 1963 года рыбаки к югу от Исландии заметили над морем тёмный столб дыма. Гореть там было нечему. Источник находился под водой: на глубине около 130 метров началось...