Учёные Национального университета Сингапура разработали ультратонкую электронную кожу eLuminator, которая одновременно ощущает давление и показывает его распределение светом в реальном времени. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications, сообщается на сайте Национального университета Сингапура.
В отличие от традиционных систем с отдельными сенсорными пикселями и внешней электроникой, новое устройство имеет непрерывную конструкцию без пикселей. Его пространственное разрешение составляет около 30 микрометров, или 847 точек на дюйм, тогда как у большинства существующих электронных кож этот показатель не превышает 100 точек на дюйм. Благодаря этому eLuminator способен фиксировать значительно более мелкие детали прикосновения.
Работа устройства основана на механоэлектролюминесцентном эффекте: при нажатии меняется свечение материала. Возникающий световой рисунок сразу показывает силу и форму контакта, поэтому для обработки сигнала и отдельного экрана не требуется дополнительная система. Технология позволяет в реальном времени различать выступы и впадины отпечатка пальца, что указывает на её возможное применение в биометрии.
«Эта технология меняет наше взаимодействие с тактильной информацией. Вместо сложной электроники пользователь сразу видит распределение силы в момент её возникновения, что делает процесс гораздо более понятным», — сказал руководитель проекта Лим Чви Тек из кафедры биомедицинской инженерии и Института инноваций и технологий в здравоохранении.
Разработку планируют использовать в медицинском мониторинге и обучении хирургов. При установке на хирургические инструменты eLuminator может показывать приложенное усилие, помогая повысить точность и снизить риск повреждения тканей, а при анализе давления на стопу — выявлять зоны, где у пациентов с диабетом может возникнуть угроза язв. Устройство также подходит для робототехники, протезирования и человеко-машинных интерфейсов: оно фиксирует статические и динамические воздействия, реагируя оптически примерно за 15 миллисекунд, а цифровая регистрация занимает около 110 миллисекунд.
Толщина электронной кожи составляет около 70 микрометров. Она изготовлена из гибких нетоксичных материалов, способна растягиваться более чем на 100% и повторять форму тела или медицинских устройств. eLuminator сохраняет стабильность после более чем 1 000–4 000 циклов механической нагрузки и работает в диапазоне от лёгкого прикосновения до давления примерно 180 килопаскалей. Исследователи намерены повысить чувствительность системы, снизить энергопотребление и продолжить её внедрение в медицинские технологии.