Ученым из Института науки и технологий Тэгу Кенбук, KAIST, Университета Аджу и Университета Сунгсил (Южная Корея) удалось создать революционные волоконные датчики, способные воспринимать окружающую среду так, как это делает человек. Это открывает широкие возможности для носимых устройств, гаджетов, браслетов и робототехники. Работа опубликована в журнале Advanced Fiber Materials.
Принцип работы
Ключевая инновация — использование полупроводниковых волокон с трехмерной структурой. В отличие от традиционных одномерных волокон, новые волокна реагируют на несколько типов воздействий одновременно, например на изменения давления, уровня pH, присутствие аммиака или даже механическое напряжение.
Так, традиционные датчики похожи на устройство, которое может воспринимать и обрабатывать только один звук, а новые волокна способны одновременно воспринимать звуки, запахи и тактильные ощущения.
Основой волокон стал дисульфид молибдена (MoS₂) — уникальный двумерный наноматериал, обладающий очень высокими электрическими, оптическими и механическими свойствами. Эти волокна имеют природную спиральную структуру, которую можно точно настраивать, изменяя форму волокон. Такая конфигурация позволяет легко управлять их чувствительностью.
Способность волокон одновременно анализировать несколько сигналов делает их похожими на органы чувств человека. Например, в мягкой робототехнике такие волокна могут помочь роботу не только «ощущать» прикосновение, но и знать, что он касается горячего, холодного или даже грязного объекта.
Исследователи подчеркивают огромный потенциал двумерных наноматериалов и их применение во многих отраслях.
Носимые устройства: одежда с волокнами может измерять показатели здоровья, такие как уровень стресса, химический состав пота, наличие жидкости в организме. Робототехника: датчики могут дать роботам возможность более точно взаимодействовать с окружающей средой, брать мягкие и хрупкие предметы или использоваться в хирургии. Экология: волокна могут анализировать химический состав воздуха, воды или почвы.
«Мы стремимся исследовать новые материалы и разрабатывать технологии, которые откроют путь к умным носимым устройствам», — отметил профессор Бонхун Ким, соавтор исследования
Новая шелковая нить может превратить одежду в зарядную станцию