«Эта технология основана либо на физической деформации, либо на« граничных »изменениях электрического поля. Последнее очень похоже на механизм, используемый в сенсорных экранах смартфонов, но разработанные нами сенсоры растягиваются и могут быть установлены на различных криволинейных поверхностях. например, человеческая кожа », — говорит Шаньшань Яо, доктор философии. студент NC State и ведущий автор статьи о работе.«Эти датчики можно использовать для разработки протезов, которые реагируют на движения пользователя и обеспечивают обратную связь при использовании», — говорит доктор Юн Чжу, доцент кафедры механической и аэрокосмической техники в NC State и старший автор статьи. «Их также можно использовать для создания робототехники, которая« чувствует »окружающую их среду, или датчики могут быть встроены в одежду для отслеживания движения или наблюдения за физическим здоровьем человека».
Исследователи опирались на более раннюю работу Чжу по созданию высокопроводящих и эластичных проводников из серебряных нанопроволок. В частности, исследователи зажали изоляционный материал между двумя растягиваемыми проводниками. Таким образом, два слоя обладают способностью — называемой «емкостью» — накапливать электрические заряды.
Нажатие, вытягивание или прикосновение к растягиваемым проводникам изменяет емкость. Датчики работают, измеряя это изменение емкости.
«Создать эти датчики просто и недорого», — говорит Яо. «И мы уже продемонстрировали датчики в нескольких прототипах».Например, исследователи использовали эти датчики для отслеживания движения большого пальца, что может быть полезно при управлении роботизированными или протезными устройствами. Исследователи также продемонстрировали приложение для отслеживания движений коленей во время бега, ходьбы и прыжков подопытного.«Деформация, связанная с этими движениями, велика и может привести к поломке многих других сенсорных устройств», — говорит Чжу. «Но наши сенсоры можно растянуть до 150 или более процентов от их первоначальной длины без потери функциональности, поэтому они могут справиться с этим».
Исследователи также разработали ряд датчиков, которые могут отображать распределение давления, что важно для использования в робототехнике и протезировании. Датчики демонстрируют быстрое время отклика — 40 миллисекунд, поэтому напряжение и давление можно отслеживать в режиме реального времени.