Сверхчувствительный и надежный датчик для смарт-текстиля

Если умный текстиль будущего выживет, его компоненты должны быть устойчивыми. Исследователи разработали сверхчувствительный и устойчивый датчик деформации, который можно встраивать в ткани и мягкие роботизированные системы.

Исследователи создали конструкцию, которая выглядит и ведет себя очень похоже на Slinky — сплошной цилиндр из жесткого металла, который при скручивании в форму спирали становится растяжимым. Исследователи начали с жесткого объемного материала — в данном случае углеродного волокна — и сформировали его таким образом, чтобы материал стал растягиваемым. Узор известен как змеиный меандр, потому что его резкие подъемы и спуски напоминают скольжение змеи. Затем узорчатые проводящие углеродные волокна помещаются между двумя предварительно напряженными эластичными подложками.

Общая электропроводность датчика изменяется по мере того, как края узорчатого углеродного волокна выходят из контакта друг с другом, подобно тому, как отдельные спирали Slinky выходят из контакта друг с другом, когда вы тяните за оба конца. Этот процесс происходит даже при небольшом напряжении, что является ключом к высокой чувствительности датчика.

В отличие от современных высокочувствительных растягиваемых датчиков, которые основаны на экзотических материалах, таких как кремниевые или золотые нанопроволоки, этот датчик не требует специальных технологий производства или даже чистого помещения. Его можно изготовить из любого токопроводящего материала. Исследователи проверили устойчивость датчика, ударив его скальпелем, ударив по нему молотком, раздавив его автомобилем и бросив в стиральную машину 10 раз. Датчик выходил из каждого теста целым и невредимым.

Чтобы продемонстрировать его чувствительность, исследователи поместили датчик в тканевый рукав для руки и попросили участника делать различные жесты рукой, включая кулак, раскрытую ладонь и пощипывание. Датчики обнаружили небольшие изменения в мышцах предплечья субъекта через ткань, и алгоритм машинного обучения смог успешно классифицировать эти жесты. Такой рукав можно использовать во всем:от моделирования виртуальной реальности и спортивной одежды до клинической диагностики нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона.

Еще одним аспектом, отличающим технологию, является низкая стоимость составляющих материалов и методов сборки. Исследователи изучают, как датчик можно интегрировать в одежду благодаря тесному взаимодействию с человеческим телом, которое он обеспечивает. Датчик может проводить биомеханические и физиологические измерения в течение дня, что невозможно при существующих подходах.

Посмотрите демонстрацию датчика на канале Tech Briefs TV здесь. Для получения дополнительной информации свяжитесь с Лией Берроуз по адресу Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.; 617-496-1351.