23. februar 2024 (Nanowerk Spotlight) Huden vår gir oss en dypt mangefasettert sensorisk bevissthet uten sidestykke i maskiner. Menneskelig berøring formidler intrikate mønstre av trykk, termisk strømning og undergrunnsteksturer. Den kartlegger samtidig fuktighet, konturer og små forstyrrelser i luften. Denne kombinasjonen muliggjør en forbløffende miljøforståelse gjennom kroppens fleksible, toveis sensorgitter. Elektroniske skinn (e-skins) som etterligner somatosensasjon har lenge pirret ingeniører. Store barrierer har imidlertid hindret e-skins fra å oppnå det perseptuelle spekteret av naturlig hud. De fleste eksisterende e-skins viser akutt trykkfølsomhet for applikasjoner i myk robotikk og medisinske monitorer. Noen mikrofluidiske versjoner anslår også grovt teksturer og vedhengsbevegelser. En vedvarende utfordring har imidlertid vært å gjøre det mulig for e-skins å samhandle fullt ut med 3D-rom. Uten kraftdeteksjon utenfor planet, termisk integrasjon og luftstrømskartlegging, forblir elektroniske skinn isolert fra de rike flerveiskontekstene som gjør berøring til en så informativ følelse for organismer. Noen tidligere forsøk på 3D-taktil elektronisk persepsjon brukte faste oppreiste sensorstrukturer inspirert av mikrovibrissene til katter og gnagere. Men disse såkalte "e-whiskers" fungerer for forskjellig fra fleksible e-skin-membraner til å gjenskape hudens mekanismer. De samsvarer heller ikke med hudens fuktfølsomhet eller evne til lokalt å kartlegge trykk på tvers av buede overflater. Til tross for intens interesse for e-skins for nye teknologier, har forskere truffet gjenstridige vegger som utvider disse enhetenes miljøbevissthet til å nærme seg naturlig somatosensasjon. Nå rapporterer et forskerteam ledet av professor Jian-Wei Liu en "strekkbar biomimetisk multimodal reseptor" (SBMR) med enestående evner for kunstig taktil sansing (Advanced Materials, "Biomimetiske multimodale reseptorer for omfattende kunstig menneskelig somatosensorisk system"). Designet deres etterligner elegant fjærkontrollfunksjonene til kolibrier for å bytte en e-skin-reseptorenhet mellom 2D- og 3D-modus etter behov. Teamets nye kombinasjon av kirigami-filmteknikker og multifunksjonell ledende karbon nanorør muliggjør både plan og vertikal kraftdeteksjon, luftstrømsføling, fuktighetsmåling og temperaturovervåking i én lavprissensor.
Mekanisk design av den strekkbare biomimetiske multimodale reseptoren (SBMR). a) Diagram som viser signalene i planet og utenfor planet. b) Ulike sansemodaliteter for 2D- og 3D-strukturer. c) Tverrsnittsvisningene av 2D- og 3D-moduser. d) De optiske bildene av SBMR i forskjellige moduser. (Oppgitt med tillatelse av Wiley-VCH Verlag) SBMR-enheten inneholder spesialiserte mikropyramide- og nanomaterialkomponenter konstruert på tynne filmoverflater. Ved å aktivere enkle strekk- eller bøyebevegelser kan forskere transformere den fleksible SBMR-enheten mellom flat e-skin og utstående e-whisker-konfigurasjoner. I e-skin-modus registrerer SBMR forventet trykk- og belastningssignaler fra plan kontakt takket være det mikrostrukturerte piezoresistive ledende laget. Bøying av basisfilmen får imidlertid også sensorens værhårspiss til å sprette vertikalt, og skifter dynamisk inn i 3D-arkitekturen som trengs for enestående stimulusmålinger utenfor planet.
Utstrakt utnytter SBMR sitt værhårlignende sideforhold for å oppnå bemerkelsesverdig følsomhet, og oppdager små vinkelrette krefter så små som 25 mikronewton – mindre enn vekten av et enkelt sandkorn. Den vertikale orienteringen gjør også at enheten kan registrere dynamiske vindtrykk og luftstrømmer over overflaten.
I tillegg letter teamets spesialkonstruerte termoelektriske ledende materialer nøyaktige termiske og fuktighetsmålinger fra den 3D-utvidede konfigurasjonen. Kombinert sammen gir disse flerretningsbaserte kraft-, flyt- og miljødeteksjonene en omfattende taktil og miljøundersøkelse som er umulig gjennom tidligere e-skin-teknikker.
En annen kraftig ny funksjon i SBMR er å skille kontaktkrefter fra rene temperatursignaler - en vanskelig utfordring for både naturlige og kunstige hudenheter. Forskerne utnyttet unike termiske elektrisitetsegenskaper i sensorforbindelsene sine for å generere identifiserende spenningstopper bare når SBMR fysisk berører varme gjenstander. Denne smarte bioinspirerte mekanismen gir en entydig temperatur vs. trykkdifferensiering mangler i alle tidligere e-skins.
Bemerkelsesverdig nok demonstrerer Lius team videre at en rekke av deres SBMR-enheter kan integreres fleksibelt i leddene til en robothånd for å gjenskape allsidigheten og følsomheten til menneskelige fingertupper. Når de kunstige fingrene bøyer seg, transformeres sensorene automatisk mellom adaptive 2D- og 3D-moduser for å gi robotgrepet presis, sanntids taktil tilbakemelding for håndtering av objekter. Forskerne fremhever også potensielle bruksområder som omfatter biomedisinsk støtte, menneskelig forsterkning, faredeteksjon og overvåkingsautomatisering.
Samlet sett representerer denne forskningen et gjennombrudd i å etterligne både etterlevelsen og miljøtilpasningen til naturlig hud for elektronikk. Prototypen av SBMR-enheten introduserer verdensledende multifunksjonelle evner og reaksjonsevne som dramatisk fremmer grensene for kunstig taktil sansing.
By
Michael
Berger
By
Michael
Berger
– Michael er forfatter av tre bøker av Royal Society of Chemistry:
Nano-samfunnet: Skyver teknologiens grenser,
Nanoteknologi: Fremtiden er litenog
Nanoengineering: Ferdighetene og verktøyene som gjør teknologien usynlig
Copyright ©
Nanowerk LLC
Bli en Spotlight-gjesteforfatter! Bli med i vår store og voksende gruppe gjestebidragere. Har du nettopp publisert en vitenskapelig artikkel eller har andre spennende utvikling å dele med nanoteknologisamfunnet? Slik publiserer du på nanowerk.com.
- SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
- PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
- PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
- kilde: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64712.php
- : har
- :er
- :ikke
- 10
- 11
- 2%
- 23
- 25
- 2D
- 31
- 32
- 3d
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- a
- evne
- nøyaktig
- Oppnå
- oppnå
- tvers
- akutt
- adaptive
- tillegg
- Advancing
- AIR
- Alle
- også
- an
- og
- En annen
- noen
- søknader
- tilnærming
- arkitektur
- Array
- kunstig
- AS
- aspektet
- forbløffende
- At
- forsøk
- forfatter
- automatisk
- Automatisering
- bevissthet
- b
- barrierer
- basen
- BE
- vært
- Berger
- mellom
- toveis
- biomedisinsk
- bøker
- både
- grenser
- gjennombrudd
- men
- by
- CAN
- evner
- evne
- Katter
- årsaker
- sentrum
- utfordre
- kjemi
- smart
- kombinasjon
- kombinert
- samfunnet
- komplekse
- samsvar
- komponenter
- omfattende
- Konfigurasjon
- konfigurasjoner
- begrenset
- konstruert
- kontakt
- inneholder
- sammenhenger
- kontroll
- riktig
- kunne
- Dato
- Etterspørsel
- demonstrere
- demonstrerer
- utforming
- Til tross for
- påvise
- Gjenkjenning
- utviklingen
- enhet
- Enheter
- diagram
- forskjellig
- annerledes
- vanskelig
- do
- dramatisk
- dynamisk
- dynamisk
- elektrisitet
- elektronisk
- Elektronikk
- Emery
- Nye teknologier
- ansatt
- muliggjør
- muliggjør
- konstruert
- Ingeniørarbeid
- Ingeniører
- miljømessige
- anslag
- spennende
- eksisterende
- ekspanderende
- forventet
- legge til rette
- tilbakemelding
- Film
- tuppene
- fikset
- flate
- fleksibel
- fleksibelt
- flyten
- Til
- Tving
- Krefter
- fra
- fullt
- videre
- framtid
- generere
- gif
- gripe
- Grid
- Gruppe
- Økende
- Gjest
- hånd
- Håndtering
- Ha
- Uthev
- hit
- Hvordan
- Hvordan
- Men
- HTTPS
- menneskelig
- menneskelig forstørrelse
- identifisering
- bilde
- bilder
- umulig
- in
- informative
- Infrastruktur
- inspirert
- integrert
- integrering
- intens
- samhandle
- interesse
- inn
- innviklet
- Introduserer
- isolert
- IT
- DET ER
- bli medlem
- jpg
- bare
- mangler
- stor
- lag
- Led
- mindre
- utnytter
- lokalt
- logo
- Lang
- lave kostnader
- maskiner
- større
- gjøre
- Making
- mange
- kart
- kartlegging
- Kart
- Match
- materialer
- måling
- målinger
- mekanisk
- mekanisme
- mekanismer
- medisinsk
- Michael
- micro
- Middle
- minutt
- modaliteter
- Mote
- moduser
- overvåking
- skjermer
- mest
- bevegelser
- bevegelser
- mangesidig
- navn
- nanoteknologi
- Naturlig
- nødvendig
- Ny
- roman
- nå
- gjenstander
- of
- tilby
- on
- ONE
- bare
- videre til
- betjene
- optisk
- or
- organismer
- Annen
- vår
- samlet
- Papir
- mønstre
- persepsjon
- tillatelse
- PHP
- fysisk
- Banebryt
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- pop
- potensiell
- kraftig
- presis
- press
- press
- forrige
- Før
- Professor
- dypt
- egenskaper
- protetikk
- prototype
- gir
- publisere
- publisert
- utgiver
- ren
- Skyver
- Pyramid
- område
- ratio
- sanntids
- reseptor
- avhengig
- forbli
- bemerkelsesverdig
- Rapporter
- representerer
- forskning
- forskere
- Rich
- robotic
- robotikk
- roboter
- kongelig
- SAND
- vitenskapelig
- forstand
- Følsomhet
- sensorer
- Del
- Viser
- signaler
- Enkelt
- samtidig
- enkelt
- ferdigheter
- Skin
- svak
- Smart
- Samfunnet
- Soft
- noen
- Rom
- Spenning
- spesialisert
- spesielt
- pigger
- Spotlight
- stimulus
- strekke
- strukturer
- slik
- levere
- Støtter
- overflaten
- Survey /Inspeksjonsfartøy
- Bytte om
- system
- lag
- teknikker
- Technologies
- Teknologi
- enn
- Takk
- Det
- De
- Fremtiden
- deres
- termisk
- Disse
- de
- tynn
- denne
- tre
- Gjennom
- typen
- til
- sammen
- også
- verktøy
- berøre
- nøkler
- Transform
- unik
- unikt
- enhet
- lomper
- uovertruffen
- enestående
- oppdateringer
- Oppreist
- URL
- us
- ulike
- Kjøretøy
- allsidighet
- versjoner
- vertikal
- visninger
- Spenning
- vs
- varm
- vekt
- når
- vind
- med
- innenfor
- uten
- du
- Din
- zephyrnet
Mer fra Nanowerk
Nye gigantiske planetbevis på mulige planetkollisjoner
Kilde node: 2249540
Tidstempel: September 1, 2023
Spenstige roboter på størrelse med insekter fortsetter å fly selv etter vingeskader
Kilde node: 2013487
Tidstempel: Mar 15, 2023
En ny metode med høy gjennomstrømning for screening av proteinutskillende mikrobielle stammer
Kilde node: 2113599
Tidstempel: Kan 30, 2023
Astronomer fanger opp dannelsen av en kraftig kosmisk jetfly
Kilde node: 2350298
Tidstempel: Oktober 26, 2023
Tilpassede lag – ny metode for å produsere skreddersydde halvledertynne filmer
Kilde node: 2335558
Tidstempel: Oktober 19, 2023
Gull buckyballs, ofte brukte nanopartikkel 'frø' er en og samme
Kilde node: 2213387
Tidstempel: August 14, 2023
Maskinlæring for økt energieffektivitet i fluktuerende nanosystemer
Kilde node: 2093744
Tidstempel: Kan 12, 2023
Grafenfunn kan bidra til å generere billigere og mer bærekraftig hydrogen
Kilde node: 2233496
Tidstempel: August 23, 2023
Forskere utvikler nanotrådanalyse for å oppdage hjernesvulster ved hjelp av urin
Kilde node: 1936365
Tidstempel: Februar 3, 2023
Gjennombrudd innen vannbehandling – polyfenylen/karbon nanorør-komposittmembranen
Kilde node: 2387757
Tidstempel: November 17, 2023
Bionic funksjonell overflate oppnår programmerbar og mønstret dråpesprett (m/video)
Kilde node: 2290797
Tidstempel: September 25, 2023