E-whiskers:Forskere udvikler meget følsomme taktile sensorer

(Phys.org) - Fra nanoteknologiens verden har vi fået elektronisk hud, eller e-skin, og elektroniske øjenimplantater eller e-øjne. Nu er vi på grænsen til elektroniske whiskers. Forskere med Berkeley Lab og University of California (UC) Berkeley har skabt taktile sensorer fra sammensatte film af carbon nanorør og sølv nanopartikler svarende til de meget følsomme whiskers af katte og rotter. Disse nye e-whiskers reagerer på tryk så let som en enkelt Pascal, om det tryk, der udøves på en bordoverflade af en dollarregning. Blandt deres mange potentielle applikationer er det at give robotter nye evner til at "se" og "mærke" deres omgivende miljø.

"Whiskers er hårlignende taktile sensorer, der bruges af visse pattedyr og insekter til at overvåge vinden og navigere rundt om forhindringer i trange rum, "siger lederen af ​​denne forskning Ali Javey, en fakultetsforsker i Berkeley Labs Materials Sciences Division og en UC Berkeley professor i elektroteknik og datalogi. "Vores elektroniske whiskers består af elastiske fibre i højformatforhold belagt med ledende kompositfilm af nanorør og nanopartikler. I test, disse whiskers var 10 gange mere følsomme over for tryk end alle tidligere rapporterede kapacitive eller resistive tryksensorer. "

Javey og hans forskningsgruppe har været førende inden for udviklingen af ​​e-skin og andre fleksible elektroniske enheder, der kan interagere med miljøet. I denne seneste indsats, de brugte en carbon nanorørpasta til at danne en elektrisk ledende netværksmatrix med fremragende bøjelighed. Til denne carbon -nanorørmatrix fyldte de en tynd film af sølv -nanopartikler, der gav matrixen en høj følsomhed over for mekanisk belastning.

"Stamfølsomheden og den elektriske resistivitet af vores kompositfilm justeres let ved at ændre sammensætningsforholdet mellem carbon nanorør og sølv nanopartikler, "Javey siger." Kompositten kan derefter males eller udskrives på elastiske fibre i højformatforhold for at danne e-whiskers, der kan integreres med forskellige brugerinteraktive systemer. "

Javey bemærker, at brugen af ​​elastiske fibre med en lille fjederkonstant som whiskers strukturelle komponent giver stor afbøjning og derfor stor belastning som reaktion på de mindste påførte tryk. Som bevis-på-koncept, han og hans forskningsgruppe har med succes brugt deres e-whiskers til at demonstrere meget præcis 2D- og 3D-kortlægning af vindstrømmen. I fremtiden, e-whiskers kunne bruges til at formidle taktil sansning til rumlig kortlægning af nærliggende objekter, og kan også føre til bærbare sensorer til måling af hjerteslag og puls.

"Vores e-whiskers repræsenterer en ny type meget lydhøre taktile sensornetværk til overvågning af miljøeffekter i realtid, "Siger Javey." Fremstillingen er let, let vægt og fremragende ydeevne for vores e-whiskers bør have en bred vifte af applikationer til avanceret robotik, bruger-grænseflader mellem mennesker og maskiner, og biologiske anvendelser. "

Et papir, der beskriver denne forskning, er blevet offentliggjort i Procedurer fra National Academy of Sciences . Papiret har titlen "Meget følsomme elektroniske whiskers baseret på mønstrede carbon nanorør og sølv nanopartikel kompositfilm." Javey er den tilsvarende forfatter. Medforfattere er Kuniharu Takei, Zhibin Yu, Maxwell Zheng, Hiroki Ota og Toshitake Takahashi.