23 februari 2024 (Nanowerk-schijnwerper) Onze huid schenkt ons een diepgaand, veelzijdig zintuiglijk bewustzijn dat ongeëvenaard is in machines. Menselijke aanraking brengt ingewikkelde patronen van druk, thermische stroming en ondergrondse texturen over. Het brengt tegelijkertijd vocht, contouren en minieme verstoringen in de lucht in kaart. Deze combinatie maakt een verbazingwekkend omgevingsbegrip mogelijk via het flexibele, bidirectionele sensorraster van het lichaam. Elektronische skins (e-skins) die somatosensatie nabootsen, hebben ingenieurs al lang geprikkeld. Grote barrières hebben e-skins er echter van weerhouden om het perceptuele bereik van de natuurlijke huid te bereiken. De meeste bestaande e-skins demonstreren acute drukgevoeligheid voor toepassingen in zachte robotica en medische monitoren. Sommige microfluïdische versies maken ook een ruwe schatting van texturen en bewegingen van het aanhangsel. Een aanhoudende uitdaging is echter om e-skins volledig te laten communiceren met de 3D-ruimte. Zonder krachtdetectie buiten het vlak, thermische integratie en luchtstroomkartering blijven elektronische huiden geïsoleerd van de rijke multidirectionele contexten die aanraking zo informatief maken voor organismen. Bij sommige eerdere pogingen tot 3D-tactiele elektronische perceptie werd gebruik gemaakt van vaste rechtopstaande sensorstructuren, geïnspireerd door de microvibrissae van katten en knaagdieren. Maar deze zogenaamde “e-whiskers” werken te anders dan flexibele e-skin-membranen om de mechanismen van onze huid te repliceren. Ze komen ook niet overeen met de vochtgevoeligheid van de huid of het vermogen om lokaal de druk op gebogen oppervlakken in kaart te brengen. Ondanks de intense belangstelling voor e-skins voor opkomende technologieën zijn onderzoekers op hardnekkige muren gestuit om het milieubewustzijn van deze apparaten uit te breiden en de natuurlijke somatosensatie te benaderen. Nu rapporteert een onderzoeksteam onder leiding van professor Jian-Wei Liu een “rekbare biomimetische multimodale receptor” (SBMR) met ongekende mogelijkheden voor kunstmatige tactiele detectie (Geavanceerde materialen, “Biomimetische multimodale receptoren voor een uitgebreid kunstmatig menselijk somatosensorisch systeem”). Hun ontwerp bootst op elegante wijze de verencontrolemogelijkheden van kolibries na door een e-skin-receptoreenheid op verzoek te schakelen tussen 2D- en 3D-modi. De nieuwe combinatie van kirigami-filmtechniek en multifunctionele geleiding door het team koolstof nanobuisjes maakt zowel vlakke als verticale krachtdetectie, luchtstroomdetectie, vochtigheidsmeting en temperatuurbewaking mogelijk binnen één goedkope sensor.
Mechanisch ontwerp van de rekbare biomimetische multimodale receptor (SBMR). a) Diagram dat de signalen in het vlak en buiten het vlak toont. b) Verschillende detectiemodaliteiten voor 2D- en 3D-structuren. c) De dwarsdoorsneden van 2D- en 3D-modi. d) De optische beelden van de SBMR in verschillende modi. (Herdrukt met toestemming van Wiley-VCH Verlag) Het SBMR-apparaat bevat gespecialiseerde micropiramide- en nanomateriaalcomponenten die op dunne filmoppervlakken zijn gebouwd. Door eenvoudige rek- of buigbewegingen uit te voeren, kunnen onderzoekers de flexibele SBMR-eenheid transformeren tussen platte e-skin- en uitstekende e-whisker-configuraties. In de e-skin-modus detecteert de SBMR de verwachte druk- en spanningssignalen van vlak contact dankzij de microgestructureerde piëzoresistieve geleidende laag. Het buigen van de basisfilm zorgt er echter ook voor dat de snorhaarpunt van de sensor verticaal springt, waardoor dynamisch wordt overgeschakeld naar de 3D-architectuur die nodig is voor ongekende stimulusmetingen buiten het vlak.
Uitgestrekt maakt de SBMR gebruik van zijn snorhaarachtige aspectverhouding om een opmerkelijke gevoeligheid te bereiken, waarbij minieme loodrechte krachten van slechts 25 micronewton worden gedetecteerd – minder dan het gewicht van een enkele zandkorrel. Door de verticale oriëntatie kan de unit ook dynamische winddrukken en luchtstromen over het oppervlak waarnemen.
Bovendien maken de speciaal ontworpen thermo-elektrisch geleidende materialen van het team nauwkeurige thermische en vochtigheidsmetingen mogelijk vanuit de 3D-uitgebreide configuratie. Gecombineerd bieden deze multidirectionele kracht-, stromings- en omgevingsdetecties een alomvattend tactiel en omgevingsonderzoek dat onmogelijk is met eerdere e-skin-technieken.
Een andere krachtige nieuwe mogelijkheid van de SBMR is het correct onderscheiden van contactkrachten van pure temperatuursignalen – een moeilijke uitdaging voor zowel natuurlijke als kunstmatige huidapparaten. De onderzoekers gebruikten unieke thermische elektriciteitseigenschappen in hun sensorverbindingen om alleen identificerende spanningspieken te genereren wanneer de SBMR fysiek warme objecten aanraakt. Dit slimme bio-geïnspireerde mechanisme zorgt voor een ondubbelzinnige temperatuur vs. drukdifferentiatie ontbreekt in alle eerdere e-skins.
Opmerkelijk is dat het team van Liu verder aantoont dat een reeks van hun SBMR-eenheden flexibel kan worden geïntegreerd in de gewrichten van een robothand om de veelzijdigheid en gevoeligheid van menselijke vingertoppen te repliceren. Terwijl de kunstmatige vingers buigen, transformeren de sensoren automatisch tussen adaptieve 2D- en 3D-modi om de robotgreep te voorzien van nauwkeurige, realtime voelbare feedback voor het hanteren van objecten. De onderzoekers benadrukken ook potentiële toepassingen, waaronder biomedische ondersteuning, menselijke augmentatie, gevarendetectie en monitoringautomatisering.
Over het geheel genomen betekent dit onderzoek een doorbraak in het nabootsen van zowel de compliantie als het aanpassingsvermogen aan de omgeving van natuurlijke huid voor elektronica. Het prototype van het SBMR-apparaat introduceert toonaangevende multifunctionele mogelijkheden en reactievermogen, waardoor de grenzen van kunstmatige tactiele detectie dramatisch worden verlegd.
By
Michael
Berger
By
Michael
Berger
– Michael is auteur van drie boeken van de Royal Society of Chemistry:
Nano-Society: de grenzen van technologie verleggen,
Nanotechnologie: de toekomst is klein en
Nanoengineering: de vaardigheden en tools die technologie onzichtbaar maken
Copyright ©
Nanowerk LLC
Word een Spotlight-gastauteur! Sluit je aan bij onze grote en groeiende groep gastbijdragers. Heb je net een wetenschappelijk artikel gepubliceerd of heb je andere opwindende ontwikkelingen om te delen met de nanotechnologie-gemeenschap? Hier leest u hoe u op nanowerk.com publiceert.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64712.php
- : heeft
- :is
- :niet
- 10
- 11
- 2%
- 23
- 25
- 2D
- 31
- 32
- 3d
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- a
- vermogen
- accuraat
- Bereiken
- het bereiken van
- over
- acute
- adaptieve
- toevoeging
- oprukkende
- AIR
- Alles
- ook
- an
- en
- Nog een
- elke
- toepassingen
- nadering
- architectuur
- reeks
- kunstmatig
- AS
- verschijning
- verbazend
- At
- pogingen
- auteur
- webmaster.
- Automatisering
- bewustzijn
- b
- barrières
- baseren
- BE
- geweest
- Berger
- tussen
- bidirectionele
- biomedische
- Boeken
- zowel
- grenzen
- doorbraak
- maar
- by
- CAN
- mogelijkheden
- bekwaamheid
- Katten
- oorzaken
- Centreren
- uitdagen
- chemie
- knap
- combinatie van
- gecombineerde
- gemeenschap
- complex
- nakoming
- componenten
- uitgebreid
- Configuratie
- configuraties
- gedwongen
- gebouwd
- contact
- bevat
- contexten
- onder controle te houden
- correct
- kon
- Datum
- Vraag
- tonen
- demonstreert
- Design
- Niettegenstaande
- detecteren
- Opsporing
- ontwikkelingen
- apparaat
- systemen
- diagram
- anders
- anders
- moeilijk
- do
- dramatisch
- dynamisch
- dynamisch
- elektriciteit
- elektronisch
- Elektronica
- opkomende
- opkomende technologieën
- loondienst
- maakt
- waardoor
- ontworpen
- Engineering
- Ingenieurs
- milieu
- schatting
- opwindend
- bestaand
- uit te breiden
- verwacht
- vergemakkelijken
- feedback
- Film
- vingertoppen
- vast
- plat
- flexibel
- flexibel
- stroom
- Voor
- Dwingen
- Krachten
- oppompen van
- geheel
- verder
- toekomst
- voortbrengen
- gif
- grijpen
- Raster
- Groep
- Groeiend
- Gast
- hand
- Behandeling
- Hebben
- Markeer
- Hit
- Hoe
- How To
- Echter
- HTTPS
- menselijk
- menselijke vergroting
- het identificeren van
- beeld
- afbeeldingen
- onmogelijk
- in
- leerzaam
- Infrastructuur
- geinspireerd
- geïntegreerde
- integratie
- intens
- interactie
- belang
- in
- ingewikkeld
- Introduceert
- geïsoleerd
- IT
- HAAR
- mee
- jpg
- voor slechts
- ontbreekt
- Groot
- lagen
- LED
- minder
- hefbomen
- plaatselijk
- logo
- lang
- Low-cost
- Machines
- groot
- maken
- maken
- veel
- kaart
- in kaart brengen
- Maps
- Match
- materieel
- maat
- maten
- mechanisch
- mechanisme
- mechanismen
- medisch
- Michael
- micro-
- Midden
- minuut
- modaliteiten
- Mode
- modi
- Grensverkeer
- monitors
- meest
- bewegingen
- bewegingen
- veelzijdig
- naam
- nanotechnologie
- Naturel
- nodig
- New
- roman
- nu
- objecten
- of
- bieden
- on
- EEN
- Slechts
- naar
- besturen
- systemen voor optische tekenherkenning in combinatie met spraaksynthese
- or
- organismen
- Overige
- onze
- totaal
- Papier
- patronen
- perceptie
- toestemming
- PHP
- fysiek
- baanbrekende
- Plato
- Plato gegevensintelligentie
- PlatoData
- knal
- potentieel
- krachtige
- nauwkeurig
- druk
- druk
- vorig
- Voorafgaand
- Hoogleraar
- diep
- vastgoed
- protheses
- prototype
- biedt
- publiceren
- gepubliceerde
- uitgever
- zuiver
- voortvarend
- Piramide
- reeks
- verhouding
- real-time
- receptor
- te vertrouwen
- blijven
- opmerkelijk
- Rapporten
- vertegenwoordigt
- onderzoek
- onderzoekers
- Rijk
- Robotic
- robotica
- robots
- koninklijk
- ZAND
- wetenschappelijk
- zin
- Gevoeligheid
- sensor
- Delen
- Shows
- signalen
- Eenvoudig
- gelijktijdig
- single
- vaardigheden
- Huid
- gering
- slim
- Maatschappij
- Soft /Pastel
- sommige
- Tussenruimte
- overspannen
- gespecialiseerde
- speciaal
- spikes
- Spotlight
- prikkel
- rekken
- structuren
- dergelijk
- leveren
- steunen
- Oppervlak
- Enquête
- Stap over voor slechts
- system
- team
- technieken
- Technologies
- Technologie
- neem contact
- bedankt
- dat
- De
- De toekomst
- hun
- warmte-
- Deze
- ze
- dun
- dit
- drie
- Door
- type
- naar
- samen
- ook
- tools
- Touches
- Transformeren
- unieke
- uniek
- eenheid
- eenheden
- ongeëvenaard
- zonder precedent
- updates
- Rechtop
- URL
- us
- divers
- Voertuigen
- veelzijdigheid
- versies
- verticaal
- .
- Voltage
- vs
- warm
- gewicht
- wanneer
- wind
- Met
- binnen
- zonder
- u
- Your
- zephyrnet
Meer van Nanowerk
Exoplaneet kan geheimen onthullen over de rand van bewoonbaarheid
Bronknooppunt: 2142883
Tijdstempel: Juni 21, 2023
Het overwinnen van de beperkingen van hydrogelactuators met grafeenmicrobuisjes
Bronknooppunt: 2326497
Tijdstempel: Oktober 13, 2023
Hightech onzichtbare MOF-inkt zorgt voor problemen voor vervalsers
Bronknooppunt: 2268297
Tijdstempel: September 13, 2023
Astronomen ontdekken de eerste stap richting planeetvorming
Bronknooppunt: 2313521
Tijdstempel: Oktober 6, 2023
De vooruitgang in de nanogeneeskunde toont potentieel voor gepersonaliseerde point-of-care-therapieën
Bronknooppunt: 2471249
Tijdstempel: Februari 6, 2024
Geavanceerde kunstmatige fotosynthesekatalysator gebruikt CO2 efficiënter om biologisch afbreekbare kunststoffen te maken
Bronknooppunt: 2483974
Tijdstempel: Februari 16, 2024
Bayesiaanse gevolgtrekking verkort enorm de tijd van röntgenfluorescentieanalyse
Bronknooppunt: 1875147
Tijdstempel: Jan 6, 2023
Uit onderzoek blijkt dat er een reactie is die de kern vormt van veel duurzame energietechnologieën
Bronknooppunt: 2444659
Tijdstempel: Jan 16, 2024
Metasurface maakt sterke koppelingseffecten mogelijk tussen lichte en overgangsmetaaldichalcogeniden
Bronknooppunt: 2145210
Tijdstempel: Juni 23, 2023
Een inkt voor het 3D-printen van flexibele apparaten zonder mechanische verbindingen
Bronknooppunt: 2550106
Tijdstempel: 18-2024-XNUMX
Zelfassemblerend grafeen maakt draagbare elektronica modulair en aanpasbaar
Bronknooppunt: 2459875
Tijdstempel: Jan 28, 2024
Nieuwe vooruitgang in gerichte kankertherapie met behulp van innovatieve immuunactiverende nanodeeltjes
Bronknooppunt: 2422022
Tijdstempel: December 29, 2023