Rekbaar drukgevoelig materiaal zou kunnen dienen als robothuid

Anonim

Rekbaar drukgevoelig materiaal zou kunnen dienen als robothuid

Wetenschap

Ben Coxworth

27 oktober, 2011

Het rekbare, drukgevoelige materiaal van Stanford bevat coatings van kleine "nano-veren "

Robots, prothetische ledematen en touchscreen-displays zouden allemaal kunnen eindigen met het gebruik van technologie die recent is ontwikkeld aan de California Stanford University. Een team onder leiding van Zhenan Bao, een universitair hoofddocent in de chemische technologie, heeft een zeer elastisch, huidachtig, drukgevoelig materiaal gemaakt dat alles kan detecteren, van een vingerdruk tot meer dan twee keer de druk die een olifant op één zou uitoefenen. voet. De gevoeligheid van het materiaal wordt bereikt door twee lagen koolstofnanobuisjes, die werken als een reeks kleine veren.

Het sensormateriaal wordt gemaakt door eerst nanobuisjes in een vloeibare suspensie op een dunne laag transparante silicone te spuiten. Hoewel de nanobuisjes initieel worden afgezet in willekeurige klonten, sluiten sommige ervan op elkaar aan wanneer de siliconen voor de eerste keer worden uitgerekt, in één richting. Zelfs nadat het materiaal de gelegenheid krijgt terug te keren naar de oorspronkelijke grootte, blijven de klonten uitgelijnd en zullen dit voor onbepaalde tijd doen.

Wanneer de silicone dan eerst wordt uitgerekt in een richting loodrecht op de vorige, dan komen enkele van de klonten uitgelijnd met elkaar in die richting. Het resultaat is een vel siliconen gecoat met "nano-veren " dat in elke richting kan worden uitgerekt, dat zijn oriëntatie behoudt door herhaald uitrekken.

Twee van deze vellen worden face-to-face met elkaar verbonden, met de nanobuizenclusters aan de binnenkant. Tussen hen is echter een derde laag van siliconen, die meer kneedbaar is. Deze laag slaat een elektrische lading op, zoals een batterij.

Wanneer het uit drie lagen bestaande materiaal wordt blootgesteld aan externe druk, comprimeert de middelste laag, waardoor de elektrische lading ervan wordt gewijzigd. De geleidende nanobuisjes op beide zijden ervan, die zich gedragen als de positieve en negatieve aansluitingen op een batterij, detecteren deze verandering. Op deze manier kan het materiaal niet alleen registreren dat het wordt ingedrukt, maar het kan de hoeveelheid druk waaraan het wordt onderworpen kwantificeren.

Compliceren is dat de middelste laag dunner wordt wanneer het materiaal wordt samengedrukt en wanneer het wordt uitgerekt. Het patroon van de druk zou het echter mogelijk moeten maken om af te leiden wat er aan de hand is - compressie heeft de neiging de vorm aan te nemen van een drukpunt, terwijl uitrekken resulteert in een druklijn tussen twee punten.

Een ander transparant, rekbaar, drukgevoelig materiaal is onlangs aangetoond door wetenschappers van het Duitse Fraunhofer Institute of Silicate Research. Het bevat ook elektroden die veranderingen in elektrische capaciteit detecteren.

Een artikel over het Stanford-onderzoek werd deze week gepubliceerd in het tijdschrift Nature Nanotechnology .

Het rekbare, drukgevoelige materiaal van Stanford bevat coatings van kleine "nano-veren "