Ученые создали датчики по образцу усов кошки

Кошки чувствуют малейший ветерок, которого человек даже не заметит. Теперь ученые использовали эту способность: они сделали сенсоры, которые работают так же точно, как усы.

Кошачьи усы стали моделью для новых сенсоров, способных улавливать едва заметные движения

Источник: Unsplash

Вибриссы — это не просто длинные волоски на мордочке у кошек. В их основании есть особые структуры с жидкостными камерами, которые усиливают даже крошечные колебания. Когда ус слегка сгибается, камеры сжимаются и передают сигнал в мозг. Именно эту систему решили повторить японские ученые из университета Синсю.

Команда профессора Чуньхона Чжу использовала конопляные волокна, покрытые полимером, чтобы имитировать ус. А пористые структуры из альгината сыграли роль жидкостных камер, пишет ScienceBlog.

Вместо громоздких конструкций, применяемых в производстве углеродных сенсоров, исследователи использовали сверхлегкие аэрогели плотностью всего 0,0049 г/куб. см. Сенсоры фиксировали изменения давления с высокой чувствительностью и реагировали меньше чем за треть секунды. Результаты экспериментов опубликованы в Advanced Functional Materials

a) Как работает система восприятия вибрисс у кошек. b) Строение уса: чувствительность обеспечивается специальным комплексом фолликулов и синусов у его основания, который связан с нервной системой. c) Модель сенсора, повторяющая структуру этого комплекса. d) Схематическое изображение процесса изготовления сенсора. e–h) Фотографии внутренней структуры сенсора при разных увеличениях. i) Иллюстрация того, как взаимодействуют материалы внутри сенсора. j) Изображения, показывающие распределение элементов в образцах. k) Фото сверхлегкого сенсора, который настолько легок, что может лежать на цветке рододендрона.

Источник: Advanced Functional Materials

Испытания показали, что устройства улавливают пульс на сонной артерии, распознают рукописные символы и даже передают сигналы азбуки Морзе. Но особое внимание ученые уделили спорту. Когда сенсоры закрепили на игроках в бадминтон и на ручках ракеток, они смогли в реальном времени отслеживать технику подачи, движения ног и силу удара.

Даже после более чем тысячи циклов сжатия сенсоры сохраняли точность. Они продолжали работать во влажной среде и в кислых условиях, что делает их пригодными для тренировок в разных условиях. Ученые отмечают, что сенсоры могут быть любой формы. Это значит, что их можно встроить и в спортивный инвентарь, и в носимые устройства.

Ранее Наука Mail писала о технологии печати высокочувствительных биосенсоров на обычном струйном принтере.