Нити обеспечат сенсорные свойства для роботов

Умные нити могут быть вплетены в чувствительную к давлению электронную кожу роботизированных протезов. Содержащие гибкую электронику ткани используются во многих новых продуктах. Еще более впечатляюще эти ткани могут выступать в качестве электронных оболочек, которые позволяют ощутить окружение и смогут найти применение в робототехнике и ортопедической медицине.

Исследователи из Университета науки и технологий (KAUST) Саудовской Аравии уже разработали смарт-нити, которые регистрируют усилие и точку оказываемого на них давления. Гибкие датчики функционируют путем обнаружения изменений в электрических свойствах материалов в ответ на давление, температуру, влажность или присутствие газов. Электронные оболочки построены как массивы из нескольких отдельных датчиков. В настоящее время такие массивы требуют множества проводов и анализа данных, что делает их слишком тяжелыми, большими или дорогостоящими для массового производства.

Исследователи из Саудовской Аравии нашли другой подход. Они создали свои умные нити из хлопчатобумажного материала, покрытого слоями одного из чудо-материалов на основе нанотехнологий: однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ).

«Хлопчатобумажные нити - классический материал для тканей, поэтому они казались логичным выбором, - отметили исследователи, - Сети из нанотрубок известны своими пьезорезистивными свойствами, это означает, что их электрическое сопротивление зависит от приложенного давления».

Исследователи продемонстрировали нити, сопротивление которых уменьшалось при сильных механических давлениях, величина изменения сопротивления в решающей степени зависит от толщины покрытия ОУНТ.

Эти данные привели исследователей к главному открытию: они разработали нити калиброванной толщины с толстым слоем ОУНТ на одном конце, сужающимся к тонкому слою на другом конце. Затем, путем попарного объединения нитей – одна с градуированной толщиной, а другая с одинаковой толщиной покрытия, исследователи могли обнаружить не только усилие давления, но и точку давления вдоль нитей.

«Наша система не является первой технологией для определения силы и точки давления, но наша градиентная структура исключает необходимость в сложной структуре проводов, записи и анализе данных», - отмечают исследователи. Они использовали свои умные нити для создания двух- и трехмерных массивов, которые точно определяют давление, подобное тому, что могут испытывать люди и роботы.