Træder vejen til berøringsfølsomme robotter

Stoffer indeholdende fleksibel elektronik optræder i mange nye produkter, såsom tøj med indbyggede skærme og solpaneler. Mere imponerende, disse stoffer kan fungere som elektroniske skind, der kan mærke deres omgivelser og kunne have anvendelser inden for robotteknologi og protesemedicin. Forskere ved King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Saudi Arabien, har nu udviklet smarte tråde, der registrerer styrken og placeringen af ​​tryk, der udøves på dem.

De fleste fleksible sensorer fungerer ved at detektere ændringer i materialers elektriske egenskaber som reaktion på tryk, temperatur, fugt eller tilstedeværelse af gasser. Elektroniske skins er bygget op som arrays af flere individuelle sensorer. Disse arrays har i øjeblikket brug for komplekse ledninger og dataanalyse, hvilket gør dem for tunge, store eller dyre til storstilet produktion.

Yanlong Tai og Gilles Lubineau fra universitetets afdeling for fysisk videnskab og teknik har fundet en anden tilgang. De byggede deres smarte tråde af bomuldstråde belagt med lag af et af nanoteknologiens mirakelmaterialer:enkeltvæggede kulstofnanorør (SWCNT'er).

"Bomuldstråde er et klassisk materiale til stoffer, så de virkede som et logisk valg, "sagde Lubineau." Netværk af nanorør er også kendt for at have piezoresistive egenskaber, hvilket betyder, at deres elektriske modstand afhænger af det påførte tryk."

Forskerne viste, at deres tråde havde nedsat modstand, når de blev udsat for stærkere mekaniske belastninger, og afgørende afhang amplituden af ​​modstandsændringen også af tykkelsen af ​​SWCNT-belægningen.

Disse fund førte forskerne til deres største gennembrud:de udviklede tråde med gradueret tykkelse med et tykt SWCNT -lag i den ene ende tilspidset til et tyndt lag i den anden ende. Derefter, ved at kombinere tråde i par - en med graderet tykkelse og en med ensartet tykkelse - kunne forskerne ikke kun detektere styrken af ​​en påført trykbelastning, men også lastens placering langs gevindene.

"Vores system er ikke den første teknologi, der fornemmer både styrken og positionen af ​​det påførte tryk, men vores graderede struktur undgår behovet for komplicerede elektrodeledninger, tung dataregistrering og analyse, "sagde Tai.

Forskerne har brugt deres smarte tråde til at bygge to- og tredimensionelle arrays, der nøjagtigt registrerer tryk svarende til dem, som rigtige mennesker og robotter kan blive udsat for.

"Vi håber, at elektroniske skins lavet af vores smarte tråde kan gavne enhver robot eller medicinsk protetik, hvor trykføling er vigtig, såsom kunstige hænder, "sagde Lubineau.