Hypersenzitívny dotykový senzor „cíti“ veci zo vzdialenosti 10 cm
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 28. 2. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Pomocou 3D vytlačeného materiálu citlivého na elektrické pole vytvorili vedci nový senzor, ktorý dokáže presne rozpoznať a rozlíšiť predmety vzdialené až 10 centimetrov bez toho, aby sa ich bolo potrebné fyzicky dotknúť. Bezdotykový senzor by mohol poskytnúť novú úroveň citlivosti pre robotiku podobnú človeku.
V posledných rokoch sa dosiahol významný pokrok vo výrobe elektroniky, ktorá sa môže ohýbať, krútiť a skladať, čoho výsledkom je široká škála funkčných nositeľných zariadení. Je pochopiteľné, že integrácia dotykových senzorov ďalšej úrovne do elektronickej kože sa stala kľúčovou úvahou s potenciálom využitia v robotike, zdravotníctve a technike.
Elektronická koža s integrovanou technológiou bezdotykového snímania by mohla byť prínosom pre mnohých. Možnosť mávnuť prstom alebo gestom spustiť napríklad softvér by bola veľmi pohodlná, najmä pre ľudí, ktorí nemôžu fyzicky držať zariadenie. Alebo ľudia so zrakovým postihnutím by sa mohli bezpečne pohybovať okolo prekážok. Táto funkcia by sa mohla rozšíriť na akékoľvek zariadenie pripojené k internetu vecí (IoT).
Väčšina súčasných dotykových senzorov sa spolieha na priamy dotyk objektu, aby sa vytvorila merateľná fyzikálna deformácia a zodpovedajúca sila v senzore. Vďaka novej štúdii čínskych výskumníkov z Univerzity v Čching-tao sme však možno o krok bližšie k bezdotykovému snímaniu. Tím totiž vyvinul dotykový senzor, ktorý je taký citlivý, že funguje bez priameho kontaktu medzi ním a snímaným objektom.
„Aby sme priniesli väčšiu citlivosť a univerzálnosť, vyvinuli sme nové kompozitné filmy s prekvapujúcimi a veľmi užitočnými elektrickými vlastnosťami,“ povedal Xinlin Li, jeden z korešpondujúcich autorov štúdie.
Na vytvorenie svojich kompozitných filmov výskumníci skombinovali malé množstvá grafitického nitridu uhlíka (GCN) s polydimetylsiloxánom (PDMS) vytlačeným 3D tlačou do mriežky. Prekvapivo zistili, že kombináciou týchto dvoch materiálov s vysokou dielektrickou konštantou (miera schopnosti uchovávať elektrickú energiu v elektrickom poli) vznikol materiál s nízkou dielektrickou konštantou, a teda senzor citlivejší na elektrické pole.
Pri testovaní schopností mriežky s použitím vlastných prstov ako detegovaných objektov výskumníci zistili, že mriežka snímala prsty vo vzdialenosti od 0,5 do 10 cm a nebolo potrebné sa jej fyzicky dotknúť, pričom prst jasne identifikovala ako 3D objekt. Pri testovaní na kruhovom stole a trojbokom hranole dokázal senzor presne rozpoznať a rozlíšiť rôzne tvary a pohyby.
„Výkon bol vynikajúci z hľadiska citlivosti, rýchlosti reakcie a robustnej stability počas mnohých cyklov používania,“ povedal Li. „To otvára nové možnosti v oblasti nositeľných predmetov a elektronickej kože.“
Po úspešnom fungovaní svojich senzorov ich výskumníci integrovali do dosky s plošnými spojmi, aby vytvorili jednotný systém schopný diaľkovo monitorovať pohyb človeka. Elektronická koža obsahujúca nové senzory sa pripevní na zápästie, čím sa zabezpečí nepretržité spojenie so zariadením určeným na snímanie a bezdrôtový prenos 3D tvaru objektov do smartfónov, inteligentných hodiniek a počítačov v reálnom čase pomocou technológie 4G.
Výskumníci plánujú zdokonaliť technológiu snímania s cieľom jej masovej výroby. Budú tiež skúmať možnosti nad rámec zisťovania tvaru a pohybu. Štúdia bola nedávno uverejnená v magazíne Science & Technology of Advanced Materials.
