
25.10.2011 Необычный сенсор можно растягивать более чем вдвое от
первоначальной длины в любом направлении. После снятия нагрузки он
вернётся в исходное состояние без складок и повреждений, не потеряв
способность чувствовать прикосновения.
Перспективное покрытие для рук и туловищ роботов создали профессор Чжэнань Бао (Zhenan Bao) и её команда из Стэнфорда, известные нам по разлагаемой в теле человека электронике и электронной коже, впервые почувствовавшей прикосновение бабочки.
Нынешняя
разработка группы Бао не столь чувствительна, как предыдущая модель,
зато способна не только изгибаться, но и растягиваться. При этом она ещё
и прозрачная.
Состоит новая кожа для роботов из трёх полимерных слоёв (использованы
вариации силикона). 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 и оценивает силу нажатия в той или иной точке.
По информации
EurekAlert!, ключом к новой коже стали 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 смастерили из одностенных
углеродных нанотрубок, причём заставили нанотрубки сложиться в форме
крошечных пружинок. Они способны растягиваться и изгибаться в широких
пределах без нарушения своей целостности и без изменения уровня
проводимости.
Чтобы добиться такого эффекта, группа учёных
распылила жидкую суспензию нанотрубок на тонкий слой силикона, который
затем был довольно сильно растянут последовательно в двух
перпендикулярных направлениях.
Первоначально нанотрубки
располагались на поверхности полимера хаотично, создавая комки. Но при
растяжении плёнки некоторые из наноразмерных комков вытягивались вдоль
линии растяжения. А при освобождении силикона его возврат к исходной
форме заставлял эти вытянутые конгломераты молекул углерода
скручиваться в подобие пружинок. Впоследствии такие пружинки уже позволяли растягивать себя многократно без нарушения установившейся формы.
Создатели новой «кожи» утверждают, что, модифицировав сетку
электродов, можно существенно повысить чувствительность датчика — до
уровня прошлого варианта. Того самого, что ощущал на себе бабочек.
Но
зато 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», — говорит один из участников работы
Даррен Липоми (Darren Lipomi).