Электронная кожа, которая может осязать

Для "электронной кожи", разработанной для использования в протезах или человекоподобных роботах, основная сложность заключается в том, чтобы заставить ее чувствовать температуру и движения, как это делает человеческая кожа. На сегодняшний день уже разработана "электронная кожа", которая способна по отдельности определять движение или температуру, но ни одна из них не способна распознать и то, и другое одновременно.

Группа ученых из Пхоханского университета науки и технологии (Корея) из Стэнфордского университета (США) совместно разработали мультимодальную ионно-электронную кожу, которая может измерять температуру и механическую стимуляцию одновременно. Результаты исследований, опубликованные в журнале Science, характеризуются очень простым построением структур за счет применения специальных свойств ионных проводников.

В коже человека существуют различные тактильные рецепторы, которые могут обнаружить горячие или холодные температуры, а также другие тактильные ощущения, такие как сдавливание, сдвигание или толкание. Через эти рецепторы человек может различать механические раздражители и температуру. Обычная искусственная "электронная кожа", изготовленная до сих пор, имела проблему больших погрешностей при измерении температуры, если на кожу воздействовали механические раздражители.

Человеческая кожа свободно растягивается, но не повреждается при этом, потому что она полна электролитов, поэтому ученые сделали сенсор также с их помощью. Они также воспользовались тем, что материал ионного проводника, содержащий электролит, может иметь различные измеряемые свойства в зависимости от частоты измерения. На основе нового открытия был создан многофункциональный искусственный рецептор, который может одновременно измерять тактильные ощущения и температуру.

Кроме того, разработчики определили переменные - время релаксации заряда и нормализованную емкость, которые реагируют только на температуру в ионных проводниках и переменные, которые реагируют только на механические раздражители. Данные этих переменных можно было получить, измеряя только на двух частотах измерения. Время релаксации заряда, т.е. время, необходимое для исчезновения поляризации ионов, позволяет измерять температуру и не реагировать на движения, а нормированная емкость - определять движения, не реагируя на температуру.

Такой искусственный рецептор с простой электродно-электролитной структурой имеет большой потенциал коммерциализации и точно измеряет температуру объекта, а также направление или профиль деформации при воздействии внешних раздражителей, таких как сдавливание, защемление, движение и скручивание.

Мультимодальная ионно-электронная кожа, которая может быть свободно растянута или модифицирована, как ожидается, будет применима в носимых температурных сенсорах или в оболочке человекоподобных роботов.