Mensen vertrouwen op een sterk afgestemde tastzin om objecten te manipuleren, maar verwondingen aan de huid en het simpele dragen van handschoenen kunnen dit vermogen aantasten. Chirurgen, bijvoorbeeld, vinden dat handschoenen hun vermogen om zachte weefsels te manipuleren verminderen. Astronauten worden ook gehinderd door zware ruimtepakken en vinden het moeilijk om met apparatuur te werken terwijl ze zware handschoenen dragen.

In het nummer van deze week van Technische Natuurkunde Beoordelingen wetenschappers rapporteren de ontwikkeling van een nieuw systeem voor tactiele verbetering op basis van een zeer gevoelige sensor. De sensor heeft een opmerkelijke gevoeligheid, waardoor de drager de lichte borstel van een veer kan detecteren, de aanraking van een bloemblad, waterdruppels die op een vinger vallen en zelfs een draad die te klein is om gezien te worden.

De op crack gebaseerde sensor die in dit apparaat wordt gebruikt, is geïnspireerd op het spleetorgaan van een spin, een idee dat voor het eerst werd voorgesteld door andere onderzoekers. Dit patroon van scheuren in het exoskelet stelt de spin in staat om kleine bewegingen te detecteren. Op dezelfde manier, de ultradunne op scheuren gebaseerde spanningssensor, of UCSS, maakt gebruik van scheuren gevormd in een dunne laag elektrisch geleidend zilver.

De UCSS is vervaardigd uit verschillende lagen flexibele polymeerfilm bedekt met zilver. Het hele systeem is gedrapeerd en gespannen over een gebogen oppervlak, waardoor het zilver barst, en het genereren van parallelle kanalen die elektriciteit geleiden en gevoelig zijn voor beweging.

De onderzoekers vonden dunnere lagen van zowel de flexibele film als de zilverkleurige sensoren met een hogere gevoeligheid, terwijl dikkere een groter detectiebereik vertoonden. Om een ​​evenwicht tussen deze twee effecten te bereiken, UCSS's met 15 micron dikke polymeerlagen en 37 nanometer dikke zilverlagen waren de beste keuze.

De onderzoekers ontwierpen ook een visueel ondersteund tactiele verbeteringssysteem, BTW, door een of meer UCSS'en aan te sluiten op een signaalacquisitie-eenheid en een visueel uitleesapparaat. Ze bevestigden UCSS's aan handschoenen, hetzij op de vingertoppen of op de rug van de hand, het produceren van een soort elektronische huid, of e-skin. kleine bewegingen, zo klein als de pols van een persoon die de top van een vinger beweegt, kon worden gevolgd.

De onderzoekers suggereren dat UCSS's op verschillende manieren kunnen worden gebruikt:als zeer gevoelige elektronische snorharen, waarmee windstromingspatronen in kaart kunnen worden gebracht; als draagbare sensoren voor hartslag- en hartslagdetectie; of als sensoren op protheses om de tastzin te verbeteren.

Ze demonstreerden ook hun gebruik wanneer ze op verschillende delen van het lichaam werden aangebracht. UCSS's konden beweging detecteren door te glimlachen, fronsen en knipperen met de ogen.

Co-auteur Caofeng Pan zei:"Deze resultaten demonstreren de brede toepassingen van onze ultradunne spanningssensor in e-skin en mens-machine-interfaces."