Созданы гибкие сенсоры давления и температуры для умных протезов

МОСКВА, 15 декабря. /ТАСС/. Ученые из России разработали гибкие сенсоры, которые способны одновременно измерять давление и температуру и при этом обладают высоким уровнем биосовместимости. Эти датчики можно использовать для разработки носимых трекеров здоровья, умных протезов и гибкой электроники, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.

"Мы разработали оригинальные подходы к анализу электрических сигналов, чтобы независимо получать отклик гибкого сенсора на изменение температуры и давления в довольно широком диапазоне. Кроме того, его синтез прост в производстве и легко масштабируется, что дает ему преимущество перед конкурентами", - пояснил старший научный сотрудник МФТИ Валерий Кондратьев, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.

Как отмечают ученые по МФТИ, а также исследователи из Алферовского университета, Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, Сколтеха и СПбГУ, существующие гибкие сенсоры по большей части измеряют только один физический параметр, например или давление или температуру. Это связано с тем, что датчики с большим числом функций или сложно изготовлять, или же они обладают низкой чувствительностью.

Российские ученые сделали большой шаг к решению этой проблемы, создав гибкий сенсор на базе вертикальных нитевидных наноскопических кристаллов из оксида цинка (ZnO), выращенных на кремниевых подложках. Данные кристаллы обладают пьезоэлектрическими свойствами и при этом они очень чувствительны к переменам температуры окружающей среды, что позволяет использовать их для одновременных замеров и давления, и нагрева окружающей их материи.

Как объясняют исследователи, это стало возможным благодаря тому, что созданные ими датчики реагируют на изменение давления и температуры по-разному: при изменении давления их электрическое сопротивление падает, а емкость растет, тогда как при нагреве оба параметра уменьшаются. Также разработка российских ученых обладает примерно в два-четыре раза большей чувствительностью к колебаниям давления, чем уже существующие аналоги на базе других материалов из оксида цинка.

Благодаря этому рабочий диапазон созданных исследователями датчиков охватывает широкий спектр биологических нагрузок - от легкого касания, дыхания или пульса до артериального давления или сильного хватания. Это особенно важно для "электронной кожи", протезов и имплантируемых сенсоров. Простота производства позволит в ближайшее время перейти к коммерческому использованию, подытожили исследователи.