Иновативната технология функционира без външен източник на енергия

Изследователи от Националния университет на Сингапур разработиха иновативна електронна кожа, която усеща допир, локализира повреди и възстановява своята цялост дори изцяло потопена под вода. Технологията е предназначена да удължи живота на подводните роботи и да повиши безопасността на водолазите в сурови условия, съобщават от Българската телеграфна агенция, цитирайки данни от платформата EurekAlert.

Вдъхновение от биологичните процеси

Подводната среда е сред най-екстремните за работа на електронни устройства. Конвенционалните сензори са лесно чупливи, зависят от външни батерии и губят функционалност при пробив. За да преодолее тези ограничения, екипът, ръководен от асистент-професор Тан Ю Джун, създава самовъзстановяваща се магнитоелектрическа сензорна система.

Устройството се състои от няколко слоя разтеглив еластомер, съдържащ течно-метални проводници. Системата имитира нервната мрежа при живите организми – когато външният слой бъде пробит или срязан, електрическото му съпротивление рязко се повишава, което наподобява усещането за болка в биологичната тъкан. При по-сериозни повреди системата може да активира визуални аларми, като червени светодиоди, позволявайки автономна реакция преди настъпването на фатален срив.

"Нашата електронна кожа може да усеща, да открива повреди и да се възстановява от тях, независимо дали е на сушата, във въздуха или под вода, и при това не се нуждае от захранване. Надяваме се да я интегрираме в реални роботи, протези и преносими устройства. Крайната цел е да разработим меки машини, които дори в непредсказуеми условия могат да усещат заобикалящата ги среда, да разпознават кога са повредени и да възстановяват функциите си, подобно на живата кожа", обяснява Тан Ю Джун във видео към изследването.

Технически параметри и ефективност

Способността за възстановяване на материала се дължи на обратими молекулярни взаимодействия. При физически контакт на две наранени повърхности, молекулните групи се свързват отново без нужда от външна намеса. Устройството постига около 82 процента ефективност на възстановяването на открито след седем дни, но под вода този процес е още по-успешен, достигайки близо 100 процента след десетдневна пауза.

Електронната кожа генерира сигнали чрез магнитоелектрическа индукция, което премахва нуждата от захранващи батерии. Тя демонстрира време за реакция от едва 41 милисекунди, което е около десет пъти по-бързо от мигането на човешко око. Тестовете показват, че сензорът поддържа стабилна работа дори след 10 000 цикъла на употреба.

Практическо приложение в дълбините

Изследователите вече са демонстрирали технологията чрез интелигентна ръкавица за гмуркане, позволяваща на водолазите да комуникират безжично чрез жестове. Тествана е и роботизирана ръка, способна да манипулира обекти под вода, докато едновременно следи за повреди по покритието си.

"Нашето изследване проправя път за мека електроника, която е устойчива, самоосъзната и способна да се възстановява след неочаквани инциденти", допълва Тан Ю Джун пред научното издание Advanced Materials.