Подводная среда относится к числу самых суровых условий эксплуатации электронных устройств. Водолазы и подводные роботы зависят от датчиков для навигации, связи и работы с объектами, но обычные датчики хрупкие, зависят от внешнего источника питания и не могут восстановиться после повреждения. Прокол датчика под водой обычно означает потерю функциональности с малой вероятностью ремонта на месте, а это ограничение, сокращающее срок службы подводных устройств и создающее проблемы безопасности для водолазов.
Ученые из Национального университета Сингапура создали самовосстанавливающуюся магнитоэлектрическую сенсорную систему — устройство, которое чувствует воздействие, само находит повреждения и восстанавливается без посторонней помощи, работая и в воздухе, и под водой.
Устройство устроено по принципу живой кожи и «ощущает» прикосновения, реагирует на «боль» — при повреждении меняется электрический сигнал. Основа датчика — эластичный полимер с жидкими металлическими проводниками. Если слой проколоть, сопротивление резко растет — так система понимает, что есть повреждение. Потом материал «залечивается»: его молекулы снова соединяются, и датчик возвращает прежние свойства. После укола иглой восстановление занимает несколько секунд, при более серьезных порезах помогает легкое нажатие, а через несколько дней устройство почти полностью восстанавливает функции, причем под водой даже лучше, чем на воздухе.
Важная особенность устройства в том, что оно само вырабатывает электричество за счет движения магнита и катушки, что позволяет фиксировать и легкие касания, и объекты поблизости, не нуждаясь во внешнем питании. Датчик реагирует очень быстро — примерно за 41 миллисекунду — и выдерживает тысячи циклов работы, сохраняя стабильность даже после долгого пребывания в воде.
Технологию уже испытали на двух прототипах: «умной» перчатке для дайверов и роботизированной руке. Перчатка передает команды по Bluetooth с помощью жестов, а светодиоды показывают критические повреждения. Роботизированная рука захватывает предметы под водой и в реальном времени сообщает о состоянии датчиков. В будущем такую систему хотят применять в мягкой робототехнике, протезах и носимых устройствах, чтобы техника могла чувствовать среду, замечать поломки и самостоятельно «лечиться», как живая ткань.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что в МФТИ создали алгоритм для безаварийного движения роботов.