Ученые получили углеродную структуру, которая различает давление и растяжение и сигнализирует об этом изменением сопротивления.

Исследователи из Корейского института передовых технологий (Южная Корея) создали спрей, который при нанесении его на любую поверхность способен различать давление и растяжение. Авторы предполагают создать его антагонист и смоделировать на их основе чувствительную кожу для роботов. Работа опубликована в журнале ACS Nano.

Ученые уже давно предлагают различные варианты искусственной кожи: от программируемой версии до гибких сенсоров на силиконовой основе. Корейские инженеры пошли дальше и предложили не ткань, а спрей, который способен обволакивать любой вид поверхности, в том числе искусственные конечности.

В основе спрея лежит графен, а точнее, углеродные нанотрубки — полые цилиндрические структуры, состоящие из углерода. В данном случае специалисты использовали многослойную модификацию (MWCNT). Ее структура выполнена таким образом, чтобы реагировать на растяжение, но не отвечать на давление.

Под действием растяжения в сети нанотрубок образуются микротрещины, которые вызывают конформационные изменения в структуре (пространственном расположении атомов), что приводит к последующим переменам в сопротивлении. С другой стороны, при приложении давления до 140 килопаскаль, в конформации происходят незначительные изменения, что практически не отражается на сопротивлении, поэтому сенсор никак не реагирует на это взаимодействие.

Процесс нанесения / ©KAIST

Профессор Стив Парк (Steve Park), участвовавший в работе, поделился мыслями о возможном применении технологии:

«Наша электронная кожа может стать массовым продуктом из-за низкой стоимости производства, к тому же она способна покрывать любые трехмерные объекты. Мы считаем, это ключевая технология на пути к коммерциализации искусственной кожи».

В будущем авторы собираются создать противоположный аналог своему изобретению. Он должен сигнализировать о давлении, но никак не реагировать на растяжение.

Ранее в США протестировали покрытие для протезов, позволяющее пользователю воспринимать боль. Ощущение боли имитируют с помощью электростимуляции нервов сохранившейся части конечности.