Вчені з Китаю створили прототип штучної «шкіри з волоссям» - високочутливого сенсора, що дозволяє відчувати широкий діапазон впливів і володіє підвищеною механічною стійкістю. Результати дослідження опубліковані в журналі.
Сенсорні характеристики людської шкіри мовою приладів можна сформулювати наступним чином: висока чутливість, широкий діапазон виявлення сили, довговічність, стійкість до істиранія і здатність визначати жорсткість впливового матеріалу. За більшість цих характеристик відповідальні волосини на шкірі.
Сенсорів, які об'єднують всі «необхідні» характеристики досі не створили, а конкуруючі прототипи або недостатньо чутливі, або володіють вузьким діапазоном «сприйняття», або являють собою складні і дорогі нанокомпоненти пристрої. Крім того, існуючі прототипи представляють собою або штучну шкіру, або волоскоподібні датчики.
Китайські дослідники запропонували об'єднати «шкіру» і «волосся» в просту конструкцію. Два масиви ферромагнітних мікропроводів схрещували, монтували в силіконову «шкіру». Сенсорний ефект таких «волосин» заснований на ефекті Баркгаузена і електромагнітної індукції. Масиви мікропроводів являють собою котушки індуктивності. У ліву подається змінний струм, який завдяки взаємній індукції наводить змінне магнітне поле у другій пастці. Ефект Баркгаузена проявляється в генерації напруги другою «котушкою» при механічному впливі на неї, а значення і вид залежності генерованої напруги від докладених зусиль дозволяє судити про те, що це було за вплив.
Покритих склом мікропроводу на основі кобальту, що використовуються в роботі, володіють не тільки магнітними сенсорними властивостями, але і хорошими механічними. За словами вчених, ці властивості нагадують людське волосся - вони тонкі, здатні «розрізняти» механічні впливи, а також досить «пружність» - не зав'язуються у вузли і не обламуються при тиску.
Тестування можливостей прототипу показало, що датчик володіє високою чутливістю і широким діапазоном виявлення сили впливу. Сенсор може відчути від однієї десятитисячної ньютону до 25 ньютон, тобто така штучна шкіра розрізнить сілу на поверхню муху і вантаж у два кілограми. Робоподібна рука за результатами тестів змогла за допомогою прототипу «відчути» ковзання предмета і тертя.
Спосіб виробництва запропонованого сенсора і його проста структура дозволяє створити масштабоване виробництво, а його дизайн забезпечує конкурентну чутливість і діапазон сприйняття в порівнянні з існуючими аналогами. Висока механічна стійкість робить такий сенсор застосовним в удосконаленні рук роботів і штучних протезів.
Також сенсори можна застосовувати в медичному обладнанні. Наприклад, нещодавно дослідники запропонували оснастити ультрачутливим оптичним елементом хірургічні інструменти, щоб операції могли робити навіть роботи-хірурги.