Smart tastatur renser og driver sig selv - og kan fortælle, hvem du er (Opdatering)

Ved at analysere sådanne parametre som kraften påført af tastetryk og tidsintervallet mellem dem, et nyt selvdrevet ikke-mekanisk intelligent tastatur kunne give et stærkere lag af sikkerhed for computerbrugere. Den selvforsynende enhed genererer elektricitet, når en brugers fingerspidser kommer i kontakt med de flerlags plastmaterialer, der udgør enheden.

"Dette intelligente tastatur ændrer den traditionelle måde, hvorpå et tastatur bruges til informationsinput, " sagde Zhong Lin Wang, en Regents-professor ved School of Materials Science and Engineering ved Georgia Institute of Technology. "Hvert tryk på tasterne producerer et komplekst elektrisk signal, der kan optages og analyseres."

Konventionelle tastaturer optager, når et tastetryk skaber en mekanisk kontakt, angiver tryk på en bestemt tast. Det intelligente tastatur registrerer hvert bogstav, der berøres, men fanger også information om mængden af ​​kraft, der påføres tasten og længden af ​​tid mellem et tastetryk og det næste. En sådan skrivestil er unik for enkeltpersoner, og så kunne give en ny biometrisk til sikring af computere mod uautoriseret brug.

Ud over at give en lille elektrisk strøm til registrering af tastetryk, det nye tastatur kunne også generere nok elektricitet til at oplade en lille bærbar elektronisk enhed eller strømforsyne en sender for at gøre tastaturet trådløst.

En effekt kendt som kontaktelektrificering genererer strøm, når brugerens fingerspidser rører ved et plastmateriale, hvorpå et lag elektrodemateriale er blevet belagt. Spænding genereres gennem triboelektriske og elektrostatiske induktionseffekter. Ved at bruge den triboelektriske effekt, en lille ladning kan produceres, når materialer bringes i kontakt og derefter flyttes fra hinanden.

"Vores hud er dielektrisk, og vi har elektrostatiske ladninger i vores fingre, "Wang bemærkede. "Alt, hvad vi rører ved, kan blive ladet."

Selvom den selvforsynende funktion kunne give en bekvemmelighedsfordel og potentielt eliminere behovet for batterier i trådløse tastaturer, Wang mener, at enhedens største indvirkning kan være at hjælpe med at sikre computere ved at bruge individuelle skrivemønstre eller vaner som biometri.

"Dette har potentialet til at være et nyt middel til at identificere brugere, " sagde han. "Med dette system, en kompromitteret adgangskode ville ikke tillade en cyberkriminel at komme ind på computeren. Den måde, hver person skriver selv nogle få ord på, er individuel og unik."

For at evaluere godkendelsespotentialet for tastaturet, forskerholdet bad 104 personer om at skrive ordet "touch" fire gange, og registrerede de producerede elektriske mønstre. Ved hjælp af signalanalyseteknikker, de var i stand til at differentiere individuelle skrivemønstre med lave fejlprocenter, sagde Wang.

I stedet for individuelle mekaniske taster som på traditionelle tastaturer, Wangs intelligente tastatur består af vertikalt stablede transparente filmmaterialer. Forskere begynder med et lag polyethylenterephthalat mellem to lag indiumtinoxid (ITO), der danner top- og bundelektroder.

Næste, et lag af fluoreret ethylenpropylen (FEP) påføres på ITO-overfladen for at tjene som et elektrificeringslag, der genererer triboelektriske ladninger, når de berøres af fingerspidserne. FEP-nanowire-arrays dannes på den eksponerede FEP-overflade gennem reaktiv ionætsning.

Tastaturets betjening er baseret på kobling mellem kontaktelektrificering og elektrostatisk induktion, snarere end den traditionelle mekaniske kobling. Når en finger kommer i kontakt med FEP, gebyr overføres ved kontaktgrænsefladen, indsprøjte elektroner fra huden ind i materialet og skabe en positiv ladning.

Når fingeren bevæger sig væk, de negative ladninger på FEP-siden inducerer positive ladninger på den øverste elektrode, og lige store mængder af negative ladninger på den nederste elektrode. Konsekutive tastetryk producerer et periodisk elektrisk felt, der driver frem- og tilbagegående strømme af elektroner mellem elektroderne. Selvom det til sidst forsvinder, ladningerne forbliver på FEP-overfladen i en længere periode.

Wang mener, at det nye smarte tastatur vil være konkurrencedygtigt med eksisterende tastaturer, i både omkostninger og holdbarhed. Den nye enhed er baseret på billige materialer, der er meget brugt i elektronikindustrien.

Som en del af undersøgelsen hans forskergruppe evaluerede tastaturet under udfordrende forhold, herunder påføring af fugt, snavs og olie. "Du kunne hælde kaffe på tastaturet, og det ville ikke blive beskadiget, " sagde Wang. "Fordi det er baseret på et ark plastik, væsker vil ikke skade det."