Інженери зробили датчики тиску у вигляді набору пірамідок з вуглецевих нанотрубок: вони працюють в широкому діапазоні тисків - від декількох грамів до декількох кілограмів. Всередині інтервалу навантажень вимірювання проводилися з точністю до десятих часток грама, крім того, пристрій показав високу механічну надійність. Стаття опублікована в.
За сприйняття людиною твердих предметів відповідають кілька систем, у тому числі механорецептори першого типу, які повільно адаптуються. В першу чергу вони потрібні для сприйняття статичних і невеликих тисків. При розробці протезів або людиноподібних роботів важливо відтворити функції цих рецепторів за допомогою електронних пристроїв, особливо для того, щоб дати можливість маніпулятору впевнено тримати предмет.
В останні роки інженери запропонували безліч варіантів конструкції штучних сенсорів, від надувних подушечок Toyota до переплетених сіточок металу і пластику, які виробляються за допомогою об'ємної мікролітографії. В цілому, у рецепторів є безліч характеристик, серед яких швидкість реакції, просторова роздільна здатність, чутливість в різних діапазонах сил, енергоспоживання та інші. Крім того, при перевищенні допустимого навантаження датчик просто може зламатися. Для кожного завдання інженери прагнуть підібрати оптимальний баланс властивостей.
Група вчених під керівництвом Чао Ма (Chao Ma) з Каліфорнійського університету сконструювала датчик тиску у вигляді набору проведених мікропірамідок, який зберігає високу чутливість і швидкість роботи у великому діапазоні навантажень. Плівку з десятимікронними пірамідками з суміші силіконової смоли з вуглецевими нанотрубками наклеїли на гумову основу з вбудованими електродами.
Чим більше деформуються пірамідки від натискання, тим сильніше зростає їх електричний опір. Електроди гумової основи фіксують це і передають дані в комп'ютер, який на основі карти опорів реконструює тиск, що породив його. Вимірювання опору - один з основних принципів роботи датчиків тиску, але саме використання гомогенних пірамідок, за словами інженерів, дозволило домогтися видатних результатів.
У результаті датчик працює в діапазоні тисків від декількох грам-сил на квадратний сантиметр до кілограма, з мінімальним кроком вимірювання в десяті частки грама і часом реакції в 50 мілісекунд. В експерименті вчений натискав на сенсор з різною силою, і яскравість сигнальної лампочки плавно змінювалася з незримим оком інтервалом.
Крім цього, пристрій виявився міцним і надійним, оскільки зберіг працездатність після тимчасового збільшення тиску до 10 кілограм-сил на квадратний сантиметр - з таким буде тиснути атлет-важковаговик, якщо встане на носок однієї ноги. Просторова роздільна здатність зразка - один квадратний сантиметр, але в майбутньому її можна буде сильно збільшити за рахунок додавання додаткових електродів.
Мікродатчики - один з найбільш перспективних напрямків сучасної електроніки. Вони бувають навіть розчинними, а деякі пробують вбудовувати їх у светр.