З серветки з нанотрубками зробили датчик розтягнення

Інженери створили датчик розтягнення з серветки, вкритої шаром вуглецевих нанотрубок. Для того, щоб така серветка стала чутливою до розтягнення, вони практично повністю розірвали її, залишивши невелику ділянку, яка різко збільшує опір при розтягненні. Розробники показали кілька пристроїв на його основі, таких як датчик серцебиття і датчик руху очей, йдеться в статті, опублікованій в журналі.

Зазвичай для вимірювання рухів людини використовують акселерометри і гіроскопи, які вимірюють переміщення і повороти тіла в просторі. Деякі пропонують використовувати спеціалізовані датчики розтягнення, які можуть більш точно вимірювати, наприклад, згинання рук або пальців. Як правило, вони засновані на електропровідних матеріалах, які змінюють свій опір залежно від розтягнення, хоча є прототипи, що працюють і на інших принципах, наприклад, оптоволоконні датчики.

Інженери під керівництвом Чже-Хен Чхона (Jae-Hyun Chung) з Вашингтнонського університету розробили сенсори розтягнення на основі недорогих безворсових серветок, які застосовують для очищення поверхонь. Оскільки сама по собі така серветка не проводить струм, на неї нанесли розчин багатостінних вуглецевих нанотрубок в органічному розчиннику, які осаджуються на целюлозних волокнах. Після цього на краю фрагмента серветки помістили два електроди з полімерної пасти з високим вмістом срібних частинок, яка застигає при нагріванні і перетворюється на проведений полімер.

За рахунок проведених нанотрубок і срібних електродів серветка також стає електропровідною, але не годиться як чутливий датчик розтягнення. Тому інженери запропонували контрольовано розтягувати її таким чином, щоб у серветці утворювався розрив, але деякі волокна все ж залишалися зв'язаними. Після цього на серветку з обох сторін наноситься полімерна плівка. За рахунок того, що дві частини фрагмента серветки з'єднані невеликою кількістю волокон, опір такого сенсора дуже швидко зростає при розтягненні.

Розробники запропонували використовувати сенсор як дуже чутливий датчик розтягнення. Вони зібрали на його основі кілька прототипів пристроїв, у тому числі датчик згинання, який закріплюється на палець і прикріплюється на шкіру датчик серцебиття, що вловлює розширення судин.

Крім цього інженери показали, що при розтягненні датчика його опір зростає нелінійно і при певному розтягненні він перетворюється на аналог конденсатора, який можна використовувати як ємнісний датчик, який реагує на наближення провідних предметів. Вони продемонстрували це, закріпивши датчик на лінзі очок. Оскільки при русі очей відстані від ока до датчика змінюється, інженери змогли зареєструвати за допомогою сенсора базові рухи - вгору, вниз, вправо або вліво.

Торік інша група вчених також створила датчик розтягнення на основі нанотрубок і срібла, але в його основі лежав аркуш «паперу», що повністю складається з щільноупакованих нанотрубок і змінює опір при розтягненні.