Zrozumienie, jak funkcjonuje zmysł dotyku, może mieć ogromny wpływ na rozwój medycyny, neurobiologii i sportu, a także ułatwić nabywanie umiejętności wymagających wyczucia. Zebranie danych pozwalających na prześledzenie jego działania nastręcza jednak sporo trudności: opuszki palców człowieka są bowiem bardzo wrażliwe i reagują nawet na najmniejszy bodziec, co może zaburzyć wynik pomiaru. Z tego względu umieszczony na nich czujnik musi być niezwykle cienki i elastyczny, a jednocześnie wytrzymały na tarcie i inne oddziaływania.

Cieńszy od ludzkiego włosa

Sztuka ta udała się niedawno naukowcom z Politechniki w Monachium i Uniwersytetu Tokijskiego. Razem opracowali oni tzw. czujnik nanosiatkowy (nanomesh) składający się z czterech ultracienkich warstw. Jako warstwę nośną i pasywacyjną wykorzystali nanowłókna poliuretanowe, które pokryli ultracienką warstwą złota i kolejną warstwą włókien PU w otoczce purylenowej. Ostatnią warstwę tworzą nanowłókna z poliuretanu i polialkoholu winylowego, które zapewniają mechaniczną ochronę pozostałych warstw.

– Włókna wytworzono w procesie tzw. elektroprzędzenia. Ich grubość wynosi od 200 do 400 nm, a więc 200 razy mniej niż średnica ludzkiego włosa – podkreśla prof. Takao Someya z Uniwersytetu Tokijskiego. 

Niewyczuwalne tarcie

Naukowcy przeprowadzili serię testów z udziałem 18 losowo wybranych osób. Wszystkie przyznały, że czujnik jest niemal niewyczuwalny i nie zaburza czucia w palcach. To znaczny postęp w porównaniu z poprzednimi generacjami sensorów, które były szorstkie i sztywne, przez co utrudniały chwytanie, a dodatkowo łatwo ulegały uszkodzeniu. W przeciwieństwie do nich nowy czujnik jest w stanie bez problemu wytrzymać 300 cykli naciskania z siłą 1 kg/cm², tj. zbliżoną do ciśnienia atmosferycznego.

Urządzenie można w przyszłości wykorzystać m.in. do gromadzenia informacji na temat ginących zawodów, aby zachować je dla przyszłych pokoleń. Jako przykład naukowcy podają pracę zegarmistrza: dzięki czujnikowi będzie można zmierzyć, z jaką siłą chwyta on i przenosi poszczególne elementy mechanizmu.

Źródło: University of Tokyo