Исследователи университета Северной Каролины разработали эластичные, чувствительные к прикосновениям волокна, способные взаимодействовать с электронными устройствами.
Микроструктуры, представляющие собой мягкие, тянущиеся волокна, подходят для интегрирования электронных компонентов в различные системы, включая носимые устройства. Они изготовлены из трубчатых полимерных нитей, заполненных жидким металлическим сплавом из легкоплавкого (эвтектического) галлия и индия (EGaIn). Толщина каждой сопоставима с человеческим волосом.
В одном волокне 3 трубки, заполненные сплавом полностью, на 2/3 и на треть соответственно. Нити скручены и образуют плотную спираль.
Чувствительность к прикосновениям обусловлена емкостным сопротивлением – явлением, при котором электрический заряд распределяется между 2 полупроводниками, разделенными изолятором. При работе со смартфоном, роль последнего выполняет сенсорный экран. Палец (проводник) при касании меняет емкостное сопротивление материала под дисплеем. Смартфон интерпретирует произошедшее как определенную команду.
Аналогично при касании эластичного волокна меняется емкость между пальцем и EGaIn внутри изолирующей полимерной нити. При движении по структуре показатели будут зависеть от количества сплава в трубке. Это позволяет посылать разные электронные сигналы, касаясь разных участков волокна.
Исследователи также разработали датчик из 2 полимерных трубок, полностью заполненных сплавом. Они скручиваются в спираль, заставляя содержимое сближаться. В результате меняется емкость между трубками.
«Мы можем сказать, сколько раз было скручено волокно, основываясь на изменениях емкости, — отметил профессор Майкл Дики. – Это – важное качество для датчиков крутящего момента. Преимущество нашей структуры в эластичности – она позволяет скручивать конструкцию в 100 раз больше, чем существующие сенсоры».