Утконосы вдохновили ученых на создание мультирецепторной искусственной кожи
Исследователи из Китая разработали мультирецепторную кожу, вдохновленную утконосом. Она способна на расстоянии определять приближение объекта и его внешний материал.
Инженеры и ученые разработали множество систем, имитирующих органы. Многие из них несовершенны и значительно уступают своим природным аналогам в точности и чувствительности. Разработка более совершенных сенсоров могла бы значительно улучшить эти системы, позволяя им точно улавливать широкий спектр информации из окружающей среды.
Утконос обладает уникальной двойной сенсорной системой. Слабое зрение животного скомпенсировано электрорецепцией — способностью ощущать электрические поля и сигналы. Она позволяет обнаруживать как электрические, так и механические изменения в окружающей среде, что улучшает его способности находить добычу или замечать угрозы, не полагаясь на зрение. Это полуводное животное под водой смыкает специальные водонепроницаемые перепонки над глазами и ноздрями, то есть не видит и не обоняет.
Первого автора новой статьи, Ди Вэя (Di Wei), вдохновил на исследование разговор об утконосах с девятилетней дочерью. Результаты представлены в журнале Science Advances.
Дизайн искусственной кожи, вдохновленный утконосом, основан на двух ключевых принципах: контактной электризации и электростатической индукции. Когда кожа касается объекта, происходит передача электронов, что генерирует трибоэлектрический заряд, позволяющий коже воспринимать тактильные стимулы.
Для сбора информации с расстояния — телевосприятия — кожа использует электростатическую индукцию. Легирование наночастиц усиливает диэлектрическую поляризацию в эластомере, на основе которого создана кожа. Это позволяет системе обнаруживать изменения электрических полей вблизи заряженных объектов.
Мультирецепторная кожа состоит из тонких пленокполитетрафторэтилен (тефлон, PTFE) и полидиметилсилоксан (PDMS), структурно легированного эластомера с добавлением для улучшения диэлектрических свойств наночастиц титаната стронция (SrTiO3), слоя серебряных нанопроводов, функционирующих как электрод, и подложки, обеспечивающей гибкость и защиту.
Искусственная кожа использует усиленные механизмы поляризации для «чувствования» на расстоянии. В систему включили обработку данных методами глубокого обучения.
В экспериментах мультисенсорная кожа быстро и точно определяла материалы с точностью 99,56 процента, а также обнаруживала объекты на расстоянии. Мех искусственная кожа различала с 135 сантиметров, резину — с 90 сантиметров, фторированный этиленпропилен (fluorinated ethylene propylene) — с 80 сантиметров.
Исследователи стремятся дать роботам возможность обнаруживать объекты и взаимодействовать с окружающей средой без необходимости физического контакта. Мультирецепторная сенсорная система может быть использована для повышения чувствительности сенсоров в робототехнике, тактильных устройствах и протезах.
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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
Последние комментарии