Очень чувствительный датчик

Инженеры из Сеульского Национального Университета создали датчик, который реагирует на давление, сдвиг и кручение, и при этом имеет очень высокую чувствительность. Вдохновила их на это конструкция системы фиксации крыльев у некоторых видов жуков.

Природа создала систему, состоящую из ворсинок. Они смыкаются друг с другом, когда насекомое находится в состоянии покоя, а его крылья сложены. Отдаленно это напоминает застежки-липучки. Однако по сравнению с маленькими крючочками в липучках, система фиксации крыльев удерживает их неподвижно за счет поверхностных взаимодействий.

Сеульские инженеры внедрили эту систему в свой новый датчик. Он состоит из двух полимерных пластин, на которых расположены ворсинки высотою около микрометра. Их диаметр составляет всего десятую часть от длины. На ворсинки инженеры напылили металлическое покрытие, придав им свойства проводника. Пластины расположили ворсинистыми сторонами друг к другу.

Работает датчик следующим образом. При давлении, сдвиге или скручивании меняется общая площадь соприкосновения ворсинок, а следовательно и электрическое сопротивление между ними. Проходящий через датчик электрический ток с измерительного прибора, как известно по закону Ома тоже будет меняться – он обратно пропорционален сопротивлению.

Созданный инженерами датчик получился чрезвычайно чувствительным. Он способен измерить давление в 5 Паскаль, что соответствует воздействию 5-грамового предмета на поверхность, площадью в один квадратный метр. Детально разработав алгоритм измерения, инженеры добились еще и того, что датчик может различать типы воздействия друг от друга. То есть он определяет давление, сдвиг и кручение.

До сих пор еще не удавалось получить датчики с подобной чувствительностью, которую можно сравнить лишь с кожей животных. В ходе тестов разработчикам удалось с помощью нового датчика зафиксировать движение насекомого и течение одной капли воды. Оказалось, что помещенный на запястье, он способен фиксировать пульс.