Исследователи разработали ультратонкую электронную татуировку, способную воспроизводить локализованное ощущение прикосновения у ее владельца. Устройство может быть использовано для производства легких портативных тактильных дисплеев и устройств для здравоохранения и робототехники.
Осязание необходимо для захвата объектов и манипулирования ими, познания мира и обеспечения общения между машинами и людьми. Воспроизведение тактильных ощущений с помощью носимых устройств будет иметь множество важных применений, например предоставление обратной связи роботизированной руке человека с ампутированной конечностью или предоставление информации людям с ослабленным зрением, а также использование в виртуальной реальности и играх.
Исследователи из Итальянского института технологий (IIT), Италия, разработали ультратонкую носимую электронную татуировку, способную вызывать локализованные тактильные ощущения посредством тепловой, электрической и механической стимуляции.
В качестве подложки они выбрали бумагу для временного переноса татуировки. для изготовления своего устройства, поскольку оно обеспечивает эффективный перенос на неплоские поверхности и позволяет производить гибкие электроды и электрические пути, которые хорошо прилегают к коже человека.
Бумага для татуировок была покрыта слоем парилена толщиной 1 микрометр для обеспечения механической прочности, а затем непосредственно на нее были напечатаны ультратонкие пленки проводящих серебряных чернил. Была добавлена проводка, а затем микрочастицы полистирола, которые создают крошечные пустые пространства, предназначенные для улавливания воздуха, и еще один слой парилена сверху.
Изображение показывает состав слоев, из которых состоит устройствоMazzotta & Маттоли/ИИТ
Устройство, толщина которого составляет несколько микрометров, работает за счет электротермопневматической стимуляции. Быстрый и очень локализованный электрический нагрев создает небольшой объем воздуха, заключенный между двумя слоями парилена. Расширяясь, воздух создает силы, которые можно ощутить кожей, контактирующей с устройством.
После тестирования готового устройства на предметном стекле исследователи поместили электронную татуировку на кончик пальца человека, чтобы доказать ее способность вызывать тактильные ощущения. Субъект почувствовал девять из 10 стимуляций и не сообщил об отсутствии боли или повышения температуры во время тестов. Более того, устройство питалось от очень маленькой батареи с низким напряжением (менее 300 мВт), что делало его безопасным для пользователя.
В работе было продемонстрировано функционирование одного такселя или пикселя TActile, датчика. который распознает давление контакта с физическим объектом. Исследователи работают над разработкой более крупных тактильных дисплеев, включающих несколько такселей, которые можно активировать независимо друг от друга, что позволит воспроизводить буквы, цифры и узоры на коже.
«В этой работе мы сосредоточились на разработку и характеристику одного такселя», — сказали исследователи. «Однако подход, материалы и методы изготовления могут быть расширены для реализации более сложных устройств, таких как более крупные тактильные дисплеи с возможностью нанесения татуировок».
Они считают, что их подход имеет потенциал для использования в разработке легкие портативные тактильные дисплеи и устройства.
Исследование было опубликовано в журнале Advanced Electronic Materials.
