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 Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Астробиологи с помощью сложных трехмерных климатических моделей доказали, что растительная жизнь на Земле способна просуществовать еще около 1,8 миллиарда лет. Это значительно дольше, чем предсказывали предыдущие расчеты.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
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.
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