Нови научнофантастични безконтактни сензори усещат нещата, без да ги докосват

Екип от изследователи от Източнокитайския университет за наука и технологии (ECUST) е разработил гъвкав слой от нов материал, който може да засича движенията на близки обекти, без да влиза в контакт с тях.

Екипът демонстрира технологията си в очила, които могат да проследяват мигането на човешкото око.

Човешката кожа има тази вродена способност да усеща присъствието на друг обект, дори ако не е в пряк контакт с него. Изследователите са се опитали да дублират тези способности в безконтактни сензори, като например системи за известяване за близост на превозни средства.

Друго потенциално приложение на такива сензори е подобряването на малки устройства като смартфоните. Безконтактен сензор, който може да открива статично електричество, би могъл да открива малки движения и дори да разпознава по-голям брой жестове с пръсти. Опитите за изработване на такива сензори обаче не оправдаха очакванията към момента.

Проблемите с безконтактните сензори

Ограниченията на разработените досега безконтактни сензори варират от количеството заряд, което могат да задържат до вида на обектите, които могат да откриват. Освен това те не са лесни за изработване.

„Трудностите при изработването на безконтактните сензори са свързани с избора на „електретни“ материали и проектирането на структурата на сензора.“

казва Йимин Уанг, изследовател в ECUST, в имейл до Interesting Engineering

Електретът е материал, който е електрически зареден и създава външно електростатично поле, подобно на магнитното поле, създавано от магнит.

„Повечето от разработените в момента безконтактни сензори се зареждат от триене и зарядите изчезват в рамките на няколко часа.“

добавя Уанг

Нов електретен материал

Заедно със Сюнлин Цю, Фужен Сюан и други изследователи от ECUST, Уанг изработва нов електретен материал, използвайки трикомпонентна система, в която горният сензорен слой е от флуориран етиленпропилен (FEP). Електропроводим слой и гъвкава пластмасова основа съставляват средния и долния слой на материала.

След това те зареждат материала с наличен в търговската мрежа поляризационен инструмент и го тестват за способността му за откриване на близост. Когато обектите се доближавали до повърхността на FEP, техният статичен заряд предизвиквал протичане на ток в сензора, което позволявало да бъдат открити, без да бъдат докосвани.

В своите експерименти изследователите успешно откриват обекти от стъкло, гума, хартия и алуминий, поставени на разстояние 2-20 мм от сензора.

Изследователите също така демонстрираха, че техният сензор е преминал през 3000 цикъла на приближаване и отдалечаване за два часа, без да загуби заряда си. Уанг приписва това на FEP, който има висока способност за задържане на заряда, което „драстично удължава времето за работа“.

За да демонстрират практическото приложение на сензорния слой, изследователите го поставят върху вътрешната страна на лещата на очила. Сензорът има за задача да открива миглите на потребителя. Когато потребителят мигаше с буквите E-C-U-S-T в морзовата азбука, сензорът успешно ги откриваше.

Изследователите се надяват, че тяхната технология ще помогне на хора, които не могат да говорят, да общуват и дори да засичат сънливостта на шофьорите по време на шофиране.

Област, в която изследователите смятат, че сензорът може да се подобри, е неговата прозрачност. „Проводимият слой ITO, който използвахме в момента, леко намалява прозрачността на сензора. На следващо място, проводящи материали с по-висока прозрачност биха били силно желани“, заключава Уанг в имейла до IE.

Резултатите от изследването са публикувани днес в списание ACS.