Home » Știință » Pielea electronică anticipează și percepe atingerea din diferite direcții pentru prima dată

Pielea electronică anticipează și percepe atingerea din diferite direcții pentru prima dată

Publicat: 02.05.2022

O echipă de cercetare din Chemnitz și Dresda a făcut un pas major în a dezvolta pielea electronică sensibilă (e-skin) cu păr artificial integrat.

Pielea electronică înseamnă de fapt sisteme electronice flexibile care încearcă să imite sensibilitatea pielii umane naturale.

Aplicațiile variază de la înlocuirea pielii și senzori medicali pe corp până la piele artificială pentru roboți umanoizi și androizi.

Pielea electronică nu putea fi făcută utilizând sistemele de până acum

Micile fire de păr de suprafață pot percepe și anticipa cea mai mică senzație tactilă de pe pielea umană și chiar pot recunoaște direcția atingerii. Sistemele electronice moderne de piele nu au această capacitate și nu pot aduna aceste informații critice despre vecinătatea lor.

O echipă de cercetare condusă de prof. dr. Oliver G. Schmidt, șeful Catedrei de Sisteme Materiale pentru Nanoelectronică, precum și director științific al Centrului de Cercetare pentru Materiale, Arhitecturi și Integrarea Nanomembranelor (MAIN) de la Universitatea Tehnică Chemnitz, a a explorat o nouă cale de dezvoltare a senzorilor de câmp magnetic 3D extrem de sensibili și dependenți de direcție, care pot fi integrați într-un sistem e-skin.

Echipa a folosit o abordare complet nouă pentru miniaturizarea și integrarea matricelor de dispozitive 3D și a făcut un pas major spre imitarea simțului natural al pielii umane.

Cercetătorii și-au publicat rezultatele în revista Nature Communications.

Doctorandul Christian Becker, din grupul de cercetare al Prof. Schmidt de la MAIN și primul autor al studiului, spune că „abordarea lor permite o aranjare spațială precisă a elementelor senzoriale funcționale în 3D care pot fi produse în serie într-un proces de fabricație paralel. Astfel de sisteme de senzori sunt extrem de dificil de realizat prin metodele de fabricație microelectronică consacrate”.

Pielea electronică este realizată cu ajutorul origami

Nucleul sistemului de senzori prezentat de echipa de cercetare este așa-numitul senzor de magnetorezistență anizotropă (AMR). Un senzor AMR poate fi utilizat pentru a determina cu precizie modificările câmpurilor magnetice. Senzorii AMR sunt utilizați în prezent, de exemplu, ca senzori de viteză în mașini sau pentru a determina poziția și unghiul componentelor aflate în mișcare într-o varietate de utilaje.

Pentru a dezvolta sistemul de senzori extrem de compact, cercetătorii au profitat de așa-numitul „proces de micro-origami”. Acest proces este utilizat pentru a plia componentele senzorului AMR în arhitecturi tridimensionale care pot rezolva câmpul vectorial magnetic în trei dimensiuni.

Micro-origami permite ca un număr mare de componente microelectronice să încapă într-un spațiu mic și să fie aranjate într-o geometrie care nu este realizabilă prin nicio tehnologie convențională de microfabricare.

Procesele de micro-origami au fost dezvoltate în urmă cu mai bine de 20 de ani și este minunat să vedem cum întregul potențial al acestei tehnologii elegante poate fi acum exploatat pentru noi aplicații microelectronice”, spune prof. Oliver G. Schmidt.

Echipa de cercetare a integrat matricea de senzori magnetici 3D micro-origami într-o singură matrice activă, în care fiecare senzor individual poate fi accesat și citit în mod convenabil prin circuite microelectronice.

„Combinația dintre senzorii magnetici cu matrice activă și arhitecturile micro-origami cu auto-asamblare este o abordare complet nouă de miniaturizare și integrare a sistemelor de detecție 3D de înaltă rezoluție”, spune dr. Daniil Karnaushenko, care a contribuit decisiv la conceptul, designul și implementarea proiectului.

Firele de păr minuscule anticipează și percep direcția atingerii în timp real

Echipa de cercetare a reușit să integreze senzorii de câmp magnetic 3D cu fire de păr fine cu rădăcini magnetice într-un e-skin artificial. Pielea electronică este realizată dintr-un material elastomeric în care sunt încorporate componentele electronice și senzorii într-un mod asemănător cu pielea organică, care este străbătută de nervi.

Atunci când părul este atins și se îndoaie, mișcarea și poziția exactă a rădăcinii magnetice pot fi detectate de senzorii magnetici 3D care stau la bază. Prin urmare, matricea senzorului nu numai că poate înregistra mișcarea părului, ci și determină direcția exactă a acesteia.

Ca și în cazul pielii umane reale, fiecare fir de păr de pe un e-skin devine o unitate senzorială completă care poate percepe și detecta schimbările din apropiere, scrie Tech Xplore.

Cuplajul magneto-mecanic dintre senzorul magnetic 3D și rădăcina magnetică a părului în timp real oferă un nou tip de percepție sensibilă la atingere de către un sistem e-skin.

Această capacitate este de mare importanță atunci când oamenii și roboții lucrează împreună. De exemplu, robotul poate simți interacțiunile cu un însoțitor uman cu mult înainte, cu multe detalii chiar înainte ca un contact intenționat sau o coliziune neintenționată să aibă loc.

Vă recomandăm să citiți și:

Large Hadron Collider a accelerat protoni la un nivel de record mondial

Cercetătorii au inventat „nasul electronic” care poate detecta băutura contrafăcută

Viitoarele așezări de pe Marte ar putea fi construite cu ajutorul bacteriilor

Astronauții de pe Marte vor putea produce combustibil în regim autonom. Cum este posibil?

Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș este blogger începând cu anul 2009, având experiență și în domeniile publicitate și jurnalism. Este pasionat de marketing și de tehnologie, dar cel mai mult îi place să știe lucruri, motiv pentru care a fost atras de Descopera.ro. citește mai mult
Urmărește DESCOPERĂ.ro pe
Google News și Google Showcase
Cele mai noi articole
Aplicația care identifică păsările după cântecul lor deschide noi căi pentru știința participativă
Aplicația care identifică păsările după cântecul lor deschide noi căi pentru știința participativă
Prin câte ere glaciare a trecut Pământul?
Prin câte ere glaciare a trecut Pământul?
Creierul femeilor suferă mai multe modificări după menopauză, arată un studiu
Creierul femeilor suferă mai multe modificări după menopauză, arată un studiu
Riscul de avort spontan este mai mare vara, sugerează un studiu
Riscul de avort spontan este mai mare vara, sugerează un studiu
Conexiunile funcționale dintre diferite rețele cerebrale pot prezice vârsta unei persoane
Conexiunile funcționale dintre diferite rețele cerebrale pot prezice vârsta unei persoane
Descoperirea unei săbii vikinge dezvăluie noi indicii despre călătoriile în Marea Nordului
Descoperirea unei săbii vikinge dezvăluie noi indicii despre călătoriile în Marea Nordului
Fosila unei galaxii, descoperită la periferia Andromedei, ar putea elucida enigmele Universului
Fosila unei galaxii, descoperită la periferia Andromedei, ar putea elucida enigmele Universului
O nouă „cortină de fier” coboară între Rusia și Occident, a declarat Serghei Lavrov
O nouă „cortină de fier” coboară între Rusia și Occident, a declarat Serghei Lavrov
Valul de căldură din Europa bate mai multe recorduri de temperatură pentru luna iunie
Valul de căldură din Europa bate mai multe recorduri de temperatură pentru luna iunie
Vreme toridă și ploi puține în iulie. Cum arată prognoza meteo anunțată de ANM?
Vreme toridă și ploi puține în iulie. Cum arată prognoza meteo anunțată de ANM?
În urmă cu 118 ani se stingea din viaţă vizionarul care a propus reîntemeierea statului evreu pe teritoriul Palestinei
În urmă cu 118 ani se stingea din viaţă vizionarul care a propus reîntemeierea statului evreu pe teritoriul Palestinei
Noul val de infecții COVID din Franța ar putea atinge vârful la sfârșitul lunii iulie
Noul val de infecții COVID din Franța ar putea atinge vârful la sfârșitul lunii iulie
Pfizer a cerut aprobarea oficială în SUA pentru Paxlovid, tratamentul oral împotriva COVID-19
Pfizer a cerut aprobarea oficială în SUA pentru Paxlovid, tratamentul oral împotriva COVID-19
16 milioane de persoane din Ucraina au nevoie de ajutor umanitar, transmite ONU
16 milioane de persoane din Ucraina au nevoie de ajutor umanitar, transmite ONU
Când începe cea de-a doua ediție a Festivalului de film Cinefemina?
Când începe cea de-a doua ediție a Festivalului de film Cinefemina?
Telescopul James Webb va analiza una dintre cele mai emblematice ținte ale lui Hubble
Telescopul James Webb va analiza una dintre cele mai emblematice ținte ale lui Hubble
Lupii mumificați din era glaciară dezvăluie misterul strămoșilor câinilor moderni
Lupii mumificați din era glaciară dezvăluie misterul strămoșilor câinilor moderni
Celula solară perovskită depășește pentru prima dată pragul de 30 de ani pentru durata de viață
Celula solară perovskită depășește pentru prima dată pragul de 30 de ani pentru durata de viață