Meget følsomme sensorer viser løfte om at forbedre menneskelig berøring

Folk stoler på en meget afstemt berøringssans for at manipulere objekter, men skader på huden og den enkle handling at bære handsker kan forringe denne evne. Kirurger, for eksempel, finde ud af, at handsker nedsætter deres evne til at manipulere blødt væv. Astronauter er også hæmmet af tunge rumdragter og har svært ved at arbejde med udstyr, mens de har tunge handsker på.

I denne uges udgave af Anvendt fysik anmeldelser forskere rapporterer udviklingen af ​​et nyt taktilt forbedringssystem baseret på en meget følsom sensor. Sensoren har en bemærkelsesværdig følsomhed, tillader brugeren at opdage den lette børste af en fjer, berøring af et blomsterblad, vanddråber falder på en finger og endda en ledning for lille til at blive set.

Den revne-baserede sensor, der blev brugt i denne enhed, var inspireret af en edderkoppes spalteorgan, en idé, der først blev foreslået af andre forskere. Dette mønster af revner i eksoskelet gør det muligt for edderkoppen at registrere små bevægelser. På samme måde, den ultratynde revne-baserede belastningssensor, eller UCSS, bruger revner dannet i et tyndt lag af elektrisk ledende sølv.

UCSS er fremstillet af flere lag fleksibel polymerfilm belagt med sølv. Hele systemet er draperet og strakt over en buet overflade, får sølvet til at knække, og generere parallelle kanaler, der leder elektricitet og er følsomme over for bevægelse.

Efterforskerne fandt tyndere lag af både den fleksible film og sølv, der gav sensorer med højere følsomhed, mens tykkere udviste et større sansningsområde. For at opnå en balance mellem disse to effekter, UCSS'er med 15 mikron tykke polymerlag og 37 nanometer tykke sølvlag var det bedste valg.

Efterforskerne designede også et visuelt hjulpet taktilt forbedringssystem, VATES, ved at forbinde en eller flere UCSS'er til en signalopsamlingsenhed og visuel aflæsningsenhed. De fastgjorde UCSS'er til handsker, enten på fingerspidserne eller på bagsiden af ​​hånden, fremstilling af en type elektronisk hud, eller e-skin. Små bevægelser, så lille som en persons puls, der bevæger spidsen af ​​en finger, kunne overvåges.

Efterforskerne foreslår, at UCSS'er kan bruges på en række forskellige måder:som meget følsomme elektroniske whiskers, som kan bruges til at kortlægge vindmønstre; som bærbare sensorer til hjerterytme og pulsregistrering; eller som sensorer på proteser for at forbedre følesansen.

De demonstrerede også deres anvendelse, når de blev påført forskellige dele af kroppen. UCSS'er var i stand til at registrere bevægelse på grund af smilende, rynker panden og blinker med øjet.

Medforfatter Caofeng Pan sagde, "Disse resultater demonstrerer de brede anvendelser af vores ultratynde belastningssensor i grænseflader for e-hud og mennesker-maskine."