Уникальные устройства из серебряной нанопроволоки способны растягиваться на 150%, а затем вновь сжиматься. Это свойство позволит внедрить сенсоры во многие области человеческой деятельности.
В 2012 году доктор Йонг Чжу совместно с группой исследователей из университета штата Северная Каролина (УСК) разработали высокоэффективные эластичные электропроводники из серебряной нанопроволоки.
Еще тогда доктор Чжу заметил, что новые проводники могут быть с успехом использованы для создания растягивающихся электронных устройств, например, мультифункциональных сенсоров, встроенных в одежду. Два года спустя слова ученого обратились в дело: та же группа из УСК создала прототип готового сенсора.
Встроив изолятор между двумя нанопроводниками, ученые создали миниатюрный конденсатор − устройство, обладающее электроемкостью, т.е. способностью накапливать электрический заряд. Стоит лишь дотронуться до эластичных проводников или же растянуть их, как емкость сразу же меняется, а значит − устройство можно использовать в качестве сенсора.
«Наша технология базируется на физическом воздействии или же изменении поверхностной плотности электрического заряда, − объясняет Шаншан Яо, аспирант из УСК и ведущий автор статьи о новой разработке. − По свойствам это напоминает механизм работы сенсорных экранов смартфонов, но наш новый сенсор обладает уникальными свойствами: он способен быстро растягиваться и сжиматься, что позволяет его легко использовать на любой поверхности, например, на человеческой коже».
По мнению исследователей, новый сенсор может найти широкое применение во многих сферах человеческой деятельности: медицине, военном деле, спорте, протезировании, робототехнике, в создании эластичных сенсорных экранов.
Эксперты провели ряд тестов, например, для контроля движений пальцев, а также кожи на коленях испытуемых во время ходьбы, бега или прыжков.
«Деформации при таких движениях очень велики, − рассказывает доктор Чжу. − Любой обычный сенсор давно бы сломался. А наши нанопроволоки спокойно растягиваются на 150%, а затем вновь сжимаются без малейшей потери функциональности.»
Группе разработчиков также удалось при помощи целого ряда сенсоров организовать мониторинг распределения давления по большой поверхности, с временем реакции всего 40 мс.
Это открывает новые перспективы использования эластичных нанопроволок в протезировании и робототехнике. С помощью новых сенсоров роботы научатся в будущем не только видеть, но и «чувствовать» окружающее их пространство.
