Исследователи из США предложили конструкцию высокочувствительных легких «электронных усов» из композитных пленок, содержащих углеродные нанотрубки и серебряные наночастицы. «Электронные усы» позволяют обнаруживать легкие прикосновения или даже слабый ветерок. Подобные сенсоры являются первыми в своем роде, поскольку предыдущие подобные устройства создавались с использованием громоздких для монтажа на микро- и миллиметровых волокнах датчиков крутящего момента и силы. В перспективе подобные структуры могут размещаться на «коже» роботов, а также на иных устройствах, взаимодействующих с человеком.

Животные используют свои усы или волоски на теле для обнаружения ветра и движения вдоль препятствий.

Новые «электронные усы», созданные командой из University of California (США) могут намного превзойти свои природные аналоги с точки зрения размера и веса.

Исследователи изготовили первые образцы, нанося композитные пленки, содержащие углеродные нанотрубки и наночастицы серебра, на длинные эластичные волокна из полимера. «Паста» из углеродных нанотрубок в такой структуре образует проводящую сеть, которая может сгибаться и разгибаться без повреждений. При этом наночастицы серебра дополнительно увеличивают проводимость композита, делая его одновременно очень чувствительным к деформациям.

Когда созданные таким образом «электронные усы» обнаруживают легкое прикосновение или незначительный ветерок, они деформируются, а их сопротивление резко меняется. Созданные учеными структуры чувствительны к изменениям давления всего на 8% – это самый высокий показатель, зарегистрированный на сегодняшний день для подобных тактильных датчиков.

Стоит отметить, что конкретные свойства состава могут легко настраиваться, путем изменения соотношения количества углеродных нанотрубок и серебряных наночастиц в композите.

Ученые считают, что их разработка поможет усовершенствовать современную робототехнику. При установке в массивы подобные электронные усы могут размещаться на всей поверхности электронной кожи, так что роботы будут способны лучше ориентироваться в пространстве. Кроме того, «электронные усы» смогут использоваться в областях взаимодействия человека с машиной. В будущем они могут найти применение даже в некоторых медицинских устройствах, в частности, контролирующих сердцебиение и кровяное давление.

В настоящее время группа занята поиском методики производства, основанной на различных технологиях печати, которая позволит создавать «электронные усы» в коммерческих масштабах.

В перспективе структуры, подобные описанным «электронным усам», т.е. имитирующие реально существующие биологические системы, могли бы помочь в развитии так называемой «умной интерактивной электроники», взаимодействующей с человеком. Исследователям из других групп уже удалось создать элементарную электронную кожу и так называемые электронные глаза на гибких электронных подложках, так что самые обыкновенные поверхности теперь могут «чувствовать» и «видеть» свое окружение. А «электронные усы» – это еще один важный класс датчиков, способный осуществлять мониторинг окружающего воздушного потока, а также отслеживать прикосновения. Теоретически они даже могут способствовать созданию пространственной карты близлежащих объектов – это свойство, определенно, поможет улучшить работу роботов будущего.

Подробное описание работы ученых опубликовано в журнале PNAS.