Науковці створили штучну шкіру, яка відчуває дотик без батарейки

Без батарейки, а працює. Вчені навчили штучну шкіру відчувати дотик завдяки революційному транзистору

Як повідомляє НВ — Техно: 11 серпня, 12:00

Науковці з Університету Ханьян під керівництвом доцента Чекюна Кіма розробили вертикально інтегрований трибтронний транзистор із двома затворами, який може стати основою для нової технології штучної шкіри, що функціонує без батарей. Цей пристрій використовує трибоелектричний ефект, що дозволяє розпізнавати дотики та наближення об’єктів, змінюючи струм у залежності від дії. Чутливість системи регулюється нижнім затвором, що забезпечує її ефективність у різних умовах.

Верхній рівень пристрою складається з трибоелектричного чутливого шару на основі полідиметилсилоксану (PDMS), під яким розташований ізолятор затвора. Нижче цього шару знаходиться тонкоплівковий транзистор, виготовлений на основі оксиду індію-олова-цинку. Для активації режиму розпізнавання дотику, пластина з нержавіючої сталі контактує з поверхнею PDMS, формуючи трибоелектричний заряд. Чутливість системи зростає зі збільшенням напруги нижнього затвора, а сильніший тиск при контакті збільшує площу реального стикання між шаром PDMS та об'єктом, що підвищує заряд і відгук датчика.

Характеристики та потенціал нової технології

Час відгуку нового пристрою становить 127 мілісекунд, а час відновлення - 212 мілісекунд. Після тисячі робочих циклів характеристики пристрою не зазнали суттєвого погіршення. Команда науковців виготовила масив транзисторів розміром 10 на 10 елементів, який здатен розпізнавати дотик пальця на рівні окремих пікселів і фіксувати наближення сталевого зонда на відстані до 500 мікрометрів.

За словами доцента Чекюна Кіма, "Наша вертикальна архітектура з подвійним затвором не лише дає змогу регулювати підсилення трибоелектричного відгуку, а й мінімізує розмір кожного пікселя, що дозволяє щільно інтегрувати датчики на великій площі".

Він також зазначив, що "Наша розробка може посприяти створенню систем електронної шкіри, які дозволять роботам, протезам та носимій електроніці точніше сприймати дотик, тиск і наближення об'єктів". Ця нова технологія має потенціал для застосування в різних сферах, включаючи:

• електронну шкіру
• роботи
• протези
• носиму електроніку
• медичні роботи
• системи моніторингу здоров'я
• автономні технології

Результати дослідження опубліковані в журналі Nano Energy.

Розробка штучної шкіри, що працює без батарей, може суттєво вплинути на розвиток технологій у сферах робототехніки та медицини. Завдяки чутливості та швидкому реагуванню, новий транзистор дозволить створити більш адаптивні та функціональні пристрої, що можуть взаємодіяти з навколишнім середовищем. Це, у свою чергу, відкриває нові можливості для застосування в реабілітації, протезуванні та автономних системах. Технологія також може прискорити розробку інноваційних рішень у сфері носимої електроніки, підвищуючи їх ефективність та зручність користування.

Цікаво, що нові технології в медицині також активно розвиваються: вчені з MIT створюють штучні судини за допомогою магнітів, що відкриває нові горизонти у лікуванні різноманітних захворювань. Обидва ці проекти свідчать про стрімкий прогрес в області біотехнологій та матеріалознавства, який може кардинально змінити підходи до медицини у майбутньому.