Американские ученые создали датчик, который может воспринимать текстуру так же, как это делают кончики человеческих пальцев. Он значительно превосходит все созданные до настоящего момента тактильные датчики, в которых используется механический принцип действия. Прорыв помогло совершить использование нанотехнологий.
Согласно опубликованным данным, структура, самостоятельно формирующаяся из наночастиц, по чувствительности и разрешающей способности сопоставима с поверхностью человеческого пальца. Как известно, мы в состоянии ощутить неоднородности поверхности размерами около 40 микрон. В своем комментарии, руководитель проекта, профессор Рави Ф. Сараф (Ravi F. Saraf), сказал, что к достоинствам разработки можно отнести то, что структура формируется при комнатной температуре, может иметь большую площадь (квадратный метр и более) и достаточно гибка, чтобы покрывать сложные поверхности.
Датчик состоит из чередующихся слоев золотых наночастиц размером 10 нм в диаметре и наночастиц сульфида кадмия размером 3 нм, разделенных слоями полимера, которые действуют, как диэлектрические барьеры (на схеме). Процесс производства сводится к серии погружений в соответствующие растворы с промежуточными промывками и просушками. По словам ученого, взаимодействие между материалами на атомном уровне достаточно сильно, чтобы они сформировали определенную структуру, что позволяет наночастицам самостоятельно «подравниваться», когда в структуре возникает неоднородность.
На датчик подается напряжение. Наличие проводящего и полупроводникового слоев приводит к тому, что когда участок датчика подвергается давлению, ток и электролюминесцентное свечение на этом участке усиливаются. Фиксируя свет, исходящий от частиц сульфида кадмия или локальные изменения силы тока, можно оценить силу, прилагаемую к участку, и то, как давление изменяется в пределах участка.
Потенциал датчика не исчерпывается робототехникой, хотя здесь использование тактильного датчика наиболее очевидно. Важной областью применения нового прибора может стать хирургия – анализируя реакцию участка живой ткани на давление, можно выделить здоровые и пораженные клетки. Таким образом, выполняя операцию по удалению раковой опухоли, хирург сможет точно знать, все ли поврежденные клетки удалены, получая информацию, в буквальном смысле, на уровне отдельных клеток.
Источник: PhysOrg