Искусственная кожа с имитацией отпечатков пальцев распознаёт нажатия, температуру и даже звук

Южнокорейские учёные из Ульсанского государственного института науки и технологий объявили о создании нового типа искусственной кожи, которая может «чувствовать» не только давление и температуру, но и микроскопические изменения текстуры, и даже реагировать на звук. Секретом нового многослойного материала является волнистая структура поверхности, во многом повторяющая поверхность кончиков пальцев человека.

В последнее время научные исследования стремительно движутся в сторону создания различных прототипов искусственной кожи и механизмов передачи сигналов от неё в мозг пациента. Правда, до сего момента полученные материалы и устройства могли распознавать только давления и температуру (а некоторые – влажность). С воспроизведением чувствительности кончиков пальцев, способных распознавать неровности в десятые доли миллиметра, учёные пока испытывают проблемы.

Хьюн Хьюб Ко [Hyunhyub Ko], инженер-химик института, на этот счёт оптимистичен. Он с коллегами создал тонкий и гибкий многослойный материал, способный и на распознавание небольших неровностей. Поверхность материала ребристая, на манер кончиков пальцев, оставляющих уникальные отпечатки. Нижний слой материала покрыт микроскопическими сферами, помогающими распознавать нажатия и другую деформацию.

Нажатие на материал деформирует его слои, что приводит к появлению электрического тока, сила которого пропорциональна степени деформации. Температуру «искусственная кожа» ощущает примерно так же – при нагревании материал расширяется и становится более мягким, при охлаждении – сжимается и отвердевает.

Интересным побочным эффектом нового материала оказалась его способность распознавать аудиоволны. Когда команда инженеров обратила внимание на то, что их «электронная кожа» реагирует на звук, они провели эксперимент – воспроизвели через динамики слово «skin» (кожа), и записали электрические импульсы, поступающие от «кожи». Сравнив расшифрованные импульсы с записью, сделанной через микрофон смартфона, они с удивлением обнаружили, что «кожа» лучше распознала звук, чем смартфон.

Подобные разработки помогут в создании как высокочувствительных роботизированных манипуляторов, так и протезов нового поколения. Следующим шагом инженеров будет разработка механизма передачи собираемых с «кожи» импульсов в мозг. Работающие над сходными проблемами команды специалистов в данный момент пытаются разработать как гибкие электроды, так и методы, применяющие оптогенетику.

Недавно американские учёные рассказали о создании гибкого датчика, имитирующего кожу, и передающего импульсы в таком виде, в каком мозг может воспринимать непосредственно, без необходимости дополнительного кодирования.