Опрос
|
реклама
Быстрый переход
Случайное открытие подтолкнуло учёных к созданию материала-хамелеона с электронной регулировкой
14.01.2026 [15:39],
Геннадий Детинич
Быстрое и управляемое переключение свойств поверхности между цветами, текстурой и формой — это ли не мечта о настоящем камуфляже? Такая технология также может помочь создать дисплей с естественными цветами и найти применение во множестве других областей, где востребованы динамические изменения текстуры и цвета поверхности, например в робототехнике. Удивительно, но материал с такими свойствами был открыт совершенно случайно. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT 5.2/3DNews Открытие сделали учёные из Стэнфордского университета (Stanford University), которые под электронным микроскопом изучали влияние электронно-лучевой литографии на полимеры. Один из образцов повёл себя необычно — под воздействием излучения он изменил свои абсорбирующие свойства по отношению к воде. В свою очередь, набухший от вобранной влаги образец стал выглядеть иначе и изменил цвет. Этот эффект оказался обратимым. Эксперименты показали, что поверхность этого полимера, который уже активно используется в электронной промышленности и при производстве солнечных панелей, впервые демонстрирует одновременное управление оптическими и тактильными свойствами. В предыдущих экспериментах материалы разделяли эти свойства. Продолжение опытов доказало, что эффекты поддаются точной настройке для получения заданных характеристик поверхности — цвета, формы и текстуры. С помощью методов электронно-лучевой литографии учёным удалось создавать на поверхности микроскопические структуры, которые по-разному рассеивали свет в зависимости от состояния материала. Основной механизм изменений заключался в том, что полимер набухал при контакте с водой, что вело к изменению нанометрового рельефа его поверхности и, как следствие, приводило к изменению цвета и текстуры. Обратное возвращение к исходному состоянию достигалось при взаимодействии с другими жидкостями, например с растворителями на основе спирта — воду из материала нужно было просто удалить. Обнаруженное свойство материала-хамелеона делает его аналогом природных систем мимикрии, таких как кожа осьминога и других головоногих, которые используют изменения цвета и текстуры кожи для маскировки и коммуникации. Подчеркнём, оба этих свойства впервые были выявлены в одном-единственном материале, что в будущем упростит практическую реализацию открытия. Перспективные области применения этой технологии включают создание искусственной кожи и адаптивных поверхностей для роботов, носимых устройств, биоинженерных материалов, а также динамических камуфляжных систем. Учёные также рассматривают возможность интеграции системы с нейросетями и компьютерным зрением для автоматической адаптации внешнего вида материала к окружающей среде в реальном времени. Создан датчик «шестого чувства» — люди и машины смогут ощущать предметы на расстоянии, не видя их
13.12.2024 [21:30],
Геннадий Детинич
Биополе, аура и прочая эзотерика находят реальное воплощение в слабых электромагнитных полях. Рыбки семейства клюворылых (мормириды) способны определять пищу в мутной воде и даже в иле, чувствуя её по слабым возмущениям электромагнитного поля. Учёные из Гонконга воспроизвели систему сенсорики этих рыбок в биосовместимых накладках и намерены вооружить ею человека и автоматику. 
Источник изображений: City University of Hong Kong «Мы разработали новую стратегию 3D-позиционирования движения с помощью электронной кожи, вдохновленную ”электрической рыбой"», — рассказал Син Ю (Xinge Yu), профессор кафедры биомедицинской инженерии Городского университета Гонконга. Команда описала свой датчик, который использует ёмкость для обнаружения объекта независимо от его проводимости, в статье, опубликованной в ноябре в журнале Nature. Один слой датчика действует как передатчик, генерируя электрическое поле, которое выходит далеко за его пределы. Другой слой работает как приёмник, который способен определять как направление, так и расстояние до объекта. Это позволяет сенсорной системе «чувствовать» местоположение объекта в трёхмерном пространстве.  Электродные слои датчика изготовлены из биогеля, нанесенного с обеих сторон на диэлектрическую подложку из полидиметилсилоксана (PDMS) — это полимер на основе кремния, популярный материал в биомедицине. На передающей и принимающей частях создан рисунок, формирующий и распознающий электромагнитные поля — фактически антенны. Всё это заключено в прозрачный биогель, гибкий и совместимый с биологией человека. Своеобразный пластырь может растягиваться и сгибаться, например, плотно облегая запястье человека. Когда в зоне действия поля датчика оказывается посторонний объект, его фиксирует приёмник. Благодаря массиву сенсоров определяется направление до объекта и, в целом, его расположение в трёхмерном пространстве. Прототип датчика оказался способен распознавать объекты на воздухе в пределах 10 см, а под водой — до 1 м. Лёгкие преграды из ткани или бумаги не мешали распознавать «возмутителей» спокойствия, но появление в пределах 40 см от датчика другого человека или массивных предметов снижали точность распознавания. Разработчики создали платформу максимально энергоэффективной. В конечном итоге датчик передаёт на смартфон данные об обстановке по Bluetooth. Передаются не сырые данные об окружении, а уже обработанный результат, подготовленный для финальной обработки. Тем самым экономится энергия и ресурсоёмкая передача осуществляется лишь по необходимости. Простой контроллер и схема обработки данных встроены в пластырь и залиты биогелем. Встроенная туда же литийионная батарейка заряжается беспроводным способом через электромагнитную катушку. Разработка обещает улучшить ориентацию в сложной среде людей и роботов, но пока она может хорошо распознавать лишь объекты определённого размера, в частности 8 мм в диаметре. Меньшие предметы определяются с плохой точностью, а более крупные — слишком медленно. Сейчас подобное устройство можно использовать, например, для распознавания жестов, показанных кончиками пальцев, но работы ещё много, и исследования будут продолжены. Будто из фильмов ужасов: учёные научились надёжно крепить искусственную кожу на роботов
26.06.2024 [13:56],
Геннадий Детинич
Исследователи из Токийского университета нашли способ надёжно закреплять искусственную кожу на любой поверхности роботов. Большинство решений в данной области не очень надёжны — кожа может отваливаться, рваться или трескаться. Японцы руководствовались аналогией со связками в подкожном слое человека, что помогло найти надёжный способ крепления искусственной кожи на поверхностях роботов любой кривизны. 
Источник изображений: The University of Tokyo Исследователи придумали и испытали систему V-образных отверстий (перфораций) на поверхности роботов, через которые крепилась искусственная кожа. Основная сложность состояла в том, что коллагеновый гель, который обеспечивал надёжное прилегание кожи к поверхности и должен был удерживать её в креплениях, был слишком липким и вязким для внесения в отверстия перфораций. Для решения проблемы учёные воспользовались методом плазменной обработки поверхности для работы с коллагеном и всё у них получилось.  «В этом исследовании нам удалось в некоторой степени воспроизвести внешность человека, создав лицо из того же материала поверхности и структуры, что и у людей, — говорят авторы работы. — Кроме того, в ходе этого исследования мы выявили новые проблемы, такие как необходимость формирования морщин на поверхности кожи и создание более толстого эпидермиса для достижения более человеческого внешнего вида». Более толстая кожа, кстати, оставит место для установки туда разных датчиков. Роботы смогут подставить лицо солнцу и ветру, и насладиться настоящими ощущениями.  Исследователи использовали подвижные крепления, чтобы продемонстрировать мимику искусственного лица. Не имея никаких мышц лицо могло улыбаться (довольно жутко) без каких-либо последствий для кожи на поверхностном слое и в местах крепления. Эта разработка также может помочь в обучении пластических хирургов и в случае решений других косметических задач. |
© 1997—2026 Электронное периодическое издание "3ДНьюс" | Свидетельство о регистрации СМИ Эл ФС 77-22224
выдано Федеральной Службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
