Растягивающиеся фотоэлементы для электронной «супер кожи»
Сверхчувствительная электронная кожа, созданная изобретательницей Станфордского университета светло синий Бао, делается еще более идеальной. Сейчас ученая показала, что, не считая фиксирования невообразимо легкого прикосновения, ее изобретение может распознавать химические и биологические молекулы.
И сейчас электронная кожа может приобретать энергию от новых растягивающихся фотоэлементов, каковые она создала в собственной лаборатории. Это изобретение открывает новые возможности применения электронной кожи в одежде, роботах, протезах и т.д.
«Супер кожа» — вот что желает создать изобретательница Станфордского университета Женан Бао. Она уже создала эластичный сенсор, что так чувствителен, что может уловить кроме того касание мухи.
Сейчас она трудится над возможностью распознавать химические вещества и чувствовать разные виды биологических молекул. Помимо этого, супер кожа будет снабжать сама себя энергией, применяя полимерные фотоэлементы для генерирования электричества. И новые фотоэлементы не только эластичные, но и растягивающиеся: они смогут растянуться до 30% от начального размера и возвратиться в прошлое состояние без каких-либо повреждений либо утрат энергии.
Вправду, супер кожа.
«Неестественная кожа может выполнить практически любое желаемое воздействие, — говорит Бао, доктор наук химических разработок. – Потому я именую отечественную кожу «супер кожа». Она предоставляет значительно больше шансов, чем мы можем ожидать от простой кожи».
Базой неестественной кожи есть эластичный органический транзистор, изготовленный из материалов и полимеров на базе углерода. Дабы распознавать касания, транзистор содержит узкий и весьма эластичный слой резины, впрессованный в решетку из маленьких перевернутых пирамид.
При нажатии данный слой меняет толщину, что изменяет и прохождение электрического тока в транзисторе. В зависимости от желаемого уровня чувствительности в сенсоре расположено от нескольких сотен тысяч до 25 миллионов пирамид на квадратный сантиметр.
Дабы выявить определенную биологическую молекулу, поверхность транзистора должна быть покрыта второй молекулой, с которой будет связываться первая молекула на протяжении контакта. Покрывающий слой должен быть толщиной только один либо два нанометра.
«В зависимости от разновидности материала, что мы кладем на сенсор, и от трансформации полупроводников в транзисторе, возможно настроить сенсор на распознавание химических либо биологических веществ», — растолковывает Бао.
Группа исследователей удачно показала изобретение, выявив определенный тип ДНК. Исследователи на данный момент трудятся над расширением возможностей для определения белков, что может оказаться нужным для целей медицинского диагностирования.
По словам Бао, с каждой определенной заболеванием ассоциируется один либо более специфичных белков, именуемых биологическими маркерами. Распознавание этих протеиновых биомаркеров даст нам возможность диагностировать заболевание.
Данный же подход разрешит сенсорам определять химикаты. Настраивая характеристики структуры транзистора, супер кожа может распознавать химические субстанции в парообразной либо жидкой среде.
Независимо от того, что определяют сенсоры, они должны передавать электронные сигналы для доставки данных в центр обработки, будь то человеческий мозг либо компьютер.
Давая возможность сенсорам трудиться на солнечной энергии, возможно упростить задачу генерирования нужного электричества. Помимо этого, данный вариант разрешит отказаться от батарей либо электросети и сделает сенсоры легче и мобильнее. А применение растягивающихся фотоэлементов открывает новые возможности применения.
Доклад Бао о растягивающихся фотоэлементах не так долго осталось ждать покажется в соответствующих научных изданиях. В нем подробно описывается свойство элемента растягиваться в одном направлении, вместе с тем ученая заявляет, что исследователям удалось создать элемент, талантливый растягиваться под двумя углами.
У элементов волнистая микроструктура, которая растягивается, как аккордеон. Жидкометаллический электрод снабжает функционирование волнистой поверхности приспособления и в сжатом, и в растянутом состоянии.
«Одной из сфер, где растягивающиеся фотоэлементы будут нужными, есть производство ткани для другой одежды и униформ, — растолковывает Даррен Липоми, научный сотрудник лаборатории Бао и ведущий соавтор доклада. – Имеется части тела, например, на локтях, где перемещения растягивают одежду и кожу. Лишь эластичное и не растягивающееся устройство сломается, в случае если будет согнуто на части автомобили либо тела, каковые растягиваются при перемещении».
Талантливые растягиваться фотоэлементы будут нужны при применении на искривленных поверхностях, где они не будут ломаться либо сморщиваться, например, на внешней части автомобилей, архитектурных элементах и линзах. Фотоэлементы генерируют электричество и в растянутом состоянии, создавая постоянный поток электричества для передачи данных от сенсоров.
По словам Бао, она вычисляет супер кожу значительно более идеальной, чем высоко мимическую людскую кожу. Она разрешит роботам либо вторым приспособлениям создавать действия, недоступные для людской кожи.
«Представьте, что рука робота сможет трогать разные жидкости и распознавать определенные маркеры либо белки, которые связаны с какой-либо заболеванием, и робот сможет с высокой точностью выяснить, какой заболеванием страдает человек, – говорит Бао. – Либо робот потрогает чей-либо пот и сообщит, пьян ли человек».
Помимо этого, Бао придумала, как заменить материалы, использованные в более ранних предположениях транзистора, биодеградирующими материалами. И сейчас супер кожа станет не только подвижнее и действеннее, но и экологически чище.
Источник: Рhysorg
