(Phys.org) —Van de wereld van nanotechnologie hebben we een elektronische huid gekregen, of e-skin, en elektronische oogimplantaten of e-ogen. Nu staan ​​we aan de vooravond van elektronische snorharen. Onderzoekers van Berkeley Lab en de University of California (UC) Berkeley hebben tactiele sensoren gemaakt van composietfilms van koolstofnanobuisjes en zilveren nanodeeltjes, vergelijkbaar met de zeer gevoelige snorharen van katten en ratten. Deze nieuwe e-whiskers reageren op druk zo licht als een enkele Pascal, over de druk die een dollarbiljet op een tafelblad uitoefent. Een van hun vele potentiële toepassingen is het geven van nieuwe mogelijkheden aan robots om hun omgeving te 'zien' en 'voelen'.

"Snorharen zijn haarachtige tactiele sensoren die door bepaalde zoogdieren en insecten worden gebruikt om de wind te volgen en rond obstakels in krappe ruimtes te navigeren, " zegt de leider van dit onderzoek Ali Javey, een faculteitswetenschapper in de Materials Sciences Division van Berkeley Lab en een UC Berkeley-hoogleraar elektrotechniek en informatica. "Onze elektronische snorharen bestaan ​​uit elastische vezels met een hoge aspectverhouding, gecoat met geleidende composietfilms van nanobuisjes en nanodeeltjes. deze snorharen waren 10 keer gevoeliger voor druk dan alle eerder gerapporteerde capacitieve of resistieve druksensoren."

Javey en zijn onderzoeksgroep zijn leiders geweest in de ontwikkeling van e-skin en andere flexibele elektronische apparaten die kunnen communiceren met de omgeving. In deze laatste poging, ze gebruikten een pasta van koolstofnanobuisjes om een ​​elektrisch geleidende netwerkmatrix te vormen met uitstekende buigbaarheid. Op deze koolstofnanobuismatrix laadden ze een dunne film van zilveren nanodeeltjes die de matrix een hoge gevoeligheid voor mechanische belasting gaven.

"De spanningsgevoeligheid en elektrische weerstand van onze composietfilm kunnen gemakkelijk worden afgesteld door de samenstellingsverhouding van de koolstofnanobuisjes en de zilveren nanodeeltjes te veranderen, "zegt Javey. "Het composiet kan vervolgens worden geverfd of afgedrukt op elastische vezels met een hoge beeldverhouding om e-snorharen te vormen die kunnen worden geïntegreerd met verschillende gebruikersinteractieve systemen."

Javey merkt op dat het gebruik van elastische vezels met een kleine veerconstante als de structurele component van de snorharen zorgt voor een grote doorbuiging en dus een hoge spanning in reactie op de kleinste uitgeoefende druk. Als proof-of-concept, hij en zijn onderzoeksgroep gebruikten met succes hun e-whiskers om zeer nauwkeurige 2D- en 3D-kaarten van windstroming te demonstreren. In de toekomst, e-whiskers kunnen worden gebruikt om tactiele detectie te bemiddelen voor het ruimtelijk in kaart brengen van objecten in de buurt, en zou ook kunnen leiden tot draagbare sensoren voor het meten van hartslag en hartslag.

"Onze e-whiskers vertegenwoordigen een nieuw type zeer responsieve tactiele sensornetwerken voor realtime monitoring van omgevingseffecten, "zegt Javey. "Het gemak van fabricage, lichtgewicht en uitstekende prestaties van onze e-whiskers moeten een breed scala aan toepassingen hebben voor geavanceerde robotica, mens-machine gebruikersinterfaces, en biologische toepassingen."

Een paper waarin dit onderzoek wordt beschreven, is gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences . Het artikel is getiteld "Zeer gevoelige elektronische snorharen op basis van koolstofnanobuisjes met patronen en samengestelde films van nanodeeltjes van zilver." Javey is de corresponderende auteur. Co-auteurs zijn Kuniharu Takei, Zhibin Yu, Maxwell Zheng, Hiroki Ota en Toshitake Takahashi.