Электронная кожа гибкая, как кожа крокодила.

Группу, проводившую исследование, возглавляли профессор Килвон Чо, доктор Гивон Ли и доктор Джонхён Сон с факультета химической инженерии POSTECH, а также группа, возглавляемая профессором Сын Гу Ли с факультета химии Университета Ульсан. Они черпали вдохновение из уникального органа чувств крокодиловой кожи и разработали датчики давления с микрокуполами и морщинистой поверхностью. Результатом стал всенаправленно растягиваемый датчик давления.

Крокодилы, грозные хищники, которые проводят большую часть времени под водой, обладают замечательной способностью чувствовать небольшие волны и определять направление своей добычи. Эта способность стала возможной благодаря невероятно сложному и чувствительному органу чувств, расположенному на их коже. Орган состоит из полушарий чувствительных бугорков, расположенных повторяющимся образом, со складчатыми шарнирами между ними. Когда крокодил двигает своим телом, шарниры деформируются, в то время как сенсорная часть остается не подверженной механическим деформациям, что позволяет крокодилу сохранять исключительный уровень чувствительности к внешним раздражителям во время плавания или охоты под водой.

Исследовательская группа успешно имитировала структуру и функцию органа чувств крокодила, чтобы разработать датчик давления с высокой эластичностью. Изобретая полусферический эластомерный полимер с тонкими складками, содержащий длинные или короткие нанопроволоки, они создали устройство, которое превосходит доступные в настоящее время датчики давления. В то время как другие датчики теряют чувствительность при механических деформациях, этот новый датчик сохраняет свою чувствительность даже при растяжении в одном или двух разных направлениях.

Благодаря мелкоморщинистой структуре на поверхности датчик может сохранять высокую чувствительность к давлению даже при значительной деформации. При приложении внешней механической силы морщинистая структура разворачивается, уменьшая нагрузку на чувствительную область полушария, которая отвечает за обнаружение приложенного давления. Такое снижение напряжения позволяет датчику сохранять чувствительность к давлению даже при деформациях. В результате новый датчик демонстрирует исключительную чувствительность к давлению даже при растяжении до 100% в одном направлении и до 50% в двух разных направлениях.

Исследовательская группа разработала растягивающийся датчик давления, подходящий для широкого спектра носимых устройств с разнообразными приложениями. Чтобы оценить его работу, исследователи установили датчик на пластикового крокодила и погрузили его в воду. Интересно, что установленный датчик смог обнаружить небольшие волны в воде, успешно повторяя сенсорные возможности органа чувств крокодила.

«Это портативный датчик давления, который эффективно определяет давление даже при растяжении», — объяснил профессор Чо, возглавлявший команду. Он добавил: «Его можно использовать для различных приложений, таких как датчики давления в протезах, электронная кожа мягкой робототехники, VR, AR и человеко-машинные интерфейсы».

Исследование проводилось при поддержке Национального исследовательского фонда Кореи при Министерстве науки и информационных технологий и программы «Ключевые исследовательские институты в университетах» при Министерстве образования. Статья с изложением результатов исследования была размещена на обложке журнала. Маленький.