Разработаны чувствительные волокна, распознающие прикосновение и скручивание

«Прикосновение — обычный способ взаимодействия с электроникой при помощи клавиатур и сенсорных экранов, — говорит Майкл Дики (Michael Dickey), профессор химической и биомолекулярной инженерии и соавтор статьи. — Мы создали мягкие, эластичные волокна, которые распознают прикосновение, растяжение и скручивание. Эти микроскопические волокна могут быть полезны для интеграции электроники в новые устройства, в том числе носимые».

Каждое волокно имеет всего несколько сотен микрон в диаметре, что немногим толще человеческого волоса. Каждое состоит из трех длинных полых пластиковых цилиндров, скрученных в тугую спираль. Один цилиндр полностью заполнен жидким эвтектическим сплавом галлия и индия (EGaIn), второй на две трети, третий — на треть.

В качестве сенсора волокна работают почти также, как и привычный сенсорный экран. Напомним, что в этом хорошо знакомом нам случае палец (проводник), прикасаясь к экрану, изменяет емкость конденсатора, состоящего из него самого и проводящей подложки экрана. Контроллеру смартфона остается определить место нажатия и интерпретировать его как команду.

Аналогично, когда палец касается эластичного волокна, он меняет емкость системы «палец-волокно» в зависимости от того, сколько составляющих волокно цилиндров заполнены проводящим сплавом. Далее, перемещаясь вдоль волокна, палец изменяет емкость. Это позволяет генерировать и отправлять различные сигналы в зависимости от того, где именно произошло касание волокна.

Исследователи также разработали датчик, состоящий из двух нитей полимера, которые полностью заполнены EGaIn. Нити свиты, и кручение системы меняет количество витков и расстояние между проводниками, то есть опять же изменяет емкость.

«Мы можем определить, сколько раз волокна были скручены исходя из изменения емкости, — комментирует Дики. — Изобретение можно использовать в торсионных датчиках, которые измеряют, сколько раз и как быстро что-то вращается. Преимущество нашего датчика в том, что он сделан из эластичных материалов и поэтому может быть скручен до 100 раз, то есть существенно больше, чем в существующих торсионных датчиках».