Ученые разработали сенсор для «электронной кожи», который одновременно измеряет давление и температуру
Ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ с коллегами из российских вузов разработали гибкие сенсоры, способные одновременно измерять давление и температуру. Эти биосовместимые сенсоры открывают новые возможности для разработки носимых трекеров здоровья, «умных» протезов и гибкой электроники.
Гибкие сенсоры — электронные устройства, которые могут деформироваться без потери функциональности. Они измеряют давление, температуру, влажность и другие физические показатели. Чаще всего их применяют в носимых гаджетах, робототехнике и здравоохранении. Особое внимание уделяется разработке биосовместимых сенсоров, которые перспективны для персонализированной медицины, и «электронной кожи» — гибкого, тонкого электронного материала, имитирующего тактильные и сенсорные функции кожи.
Современные гибкие сенсоры по большей части измеряют только один физический параметр, например или давление или температуру. Мультифункциональные решения, как правило, сложны в изготовлении, а у некоторых из них низкая чувствительность. В новом исследовании физики предложили экологичный и простой синтез создания гибких многофункциональных сенсоров, масштабируемых до площади 40 квадратных сантиметров.
Коллектив ученых из МФТИ, Алферовского университета, Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, Сколтеха и СПбГУ создал несколько прототипов. Главный элемент такого сенсора — вертикальные нитевидные нанокристаллы оксида цинка (ZnO), выращенные на кремниевых подложках. Эти кристаллы обладают пьезоэлектрическими свойствами. Исследователи инкапсулировали их в защитный слой полимерной матрицы, затем отделили от кремния, получив гибкую подложку. Чтобы превратить ее в полноценный сенсор, физики нанесли контакты из углеродных нанотрубок и алюминия. Исследование опубликовано в журнале Materials Science in Semiconductor Processing.
Особенность полученных сенсоров заключается в новой комбинации полностью биосовместимых материалов, идеально подходящих для создания электронной кожи и биопротезов. Устройства реагируют на изменение давления и температуры по-разному: при изменении давления сопротивление падает, а емкость растет. При нагреве (25–100 °C) оба параметра уменьшаются. Это четкое различие в отклике позволяет считывать две характеристики единовременно.
«Мы разработали оригинальные подходы к анализу электрических сигналов, чтобы независимо получать отклик гибкого сенсора на изменение температуры и давления в довольно широком диапазоне. Кроме того, его синтез прост в производстве и легко масштабируется, что дает ему преимущество перед конкурентами», — рассказал Валерий Кондратьев, старший научный сотрудник лаборатории функциональных наноматериалов Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ.
Новые приборы могут измерять давление до 2 МПа и чувствительностью до 4 %/кПа. Эти характеристики в два-четыре раза выше, чем у аналогов на основе ZnO/PI (оксид цинка на полиамиде) или ZnO/PVDF (оксид цинка на поливинилиденфториде). Нижний предел обнаружения равен 10 Па, что в 10 раз ниже типичных значений для традиционных пьезорезистивных сенсоров. Такой диапазон позволяет охватить широкий спектр биологических нагрузок — от легкого касания, дыхания или пульса (10 Па) до артериального давления (13–17 кПа) или сильного хватания. Это особенно важно для «электронной кожи», протезов и имплантируемых сенсоров.
Исследователи показали, что устройство измеряет температуру до 100 °C. Эта возможность полезна для стерилизуемых медицинских устройств, мониторинга в экстремальных биологических условиях, например в биореакторах для культивирования клеток. В совокупности эти параметры — прорывные для гибкой сенсорики.
Результаты исследования — существенный шаг в сторону развития гибкой и биосовместимой электроники. Полученные многофункциональные сенсоры на основе нанопроволок ZnO расширяют горизонты для создания носимых устройств мониторинга здоровья, «электронной кожи» для протезов и роботов. Простота производства позволит в ближайшее время перейти к коммерческому использованию.
Telegram 
Дзен 
VK В 2017 году человечество впервые заметило объект, прилетевший из другой звездной системы. Он оказался странным, почти не похожим ни на астероид, ни на комету, и получил имя Оумуамуа. Затем появился «нормальный» межзвездный странник — комета Борисова. А в 2025-м астрономы обнаружили 3I/ATLAS — объект, который, вероятно, хранит вещество времен рождения чужих миров. Но что изменили в астрономии эти три гостя из межзвездной тьмы?
Ученые из МФТИ и Объединенного института высоких температур РАН показали, как с помощью электронного пучка управлять плазмой, в которой присутствуют пылевые частицы. Такой пучок вводится прямо в плазменный объем, изменяя при этом не только траектории движения частиц, но и свойства самой плазмы. Такой подход актуален для систем газоочистки и плазмохимических реакторов.
Американские биотехнологи впервые сообщили об обращении вспять клеточного старения в живых клетках печени человека — не мышиных, не синтетических, а именно человеческих. На волне этого результата компания привлекла 435 миллионов долларов и готовится к клиническим испытаниям.
В 2017 году человечество впервые заметило объект, прилетевший из другой звездной системы. Он оказался странным, почти не похожим ни на астероид, ни на комету, и получил имя Оумуамуа. Затем появился «нормальный» межзвездный странник — комета Борисова. А в 2025-м астрономы обнаружили 3I/ATLAS — объект, который, вероятно, хранит вещество времен рождения чужих миров. Но что изменили в астрономии эти три гостя из межзвездной тьмы?
Астрономы провели длительную радиодиагностику межзвездного объекта 3I/ATLAS и не нашли признаков искусственных технологий. Наблюдение окончательно подтвердило естественную природу ледяного тела, хотя ученые изначально не ожидали сенсации.
Роль личности в истории чаще всего иллюстрируют правителями или полководцами. Но, глядя на современную карту мира, нельзя не признать: она выглядела бы принципиально иначе, если бы не одна крестьянская девушка, которую сожгли в этот день ровно 595 лет назад.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно