Инженеры создали датчик растяжения из салфетки, покрытой слоем углеродных нанотрубок. Для того, чтобы такая салфетка стала чувствительной к растяжению, они практически полностью разорвали ее, оставив небольшой участок, который резко увеличивает сопротивление при растяжении. Разработчики показали несколько устройств на его основе, таких как датчик сердцебиения и датчик движения глаз, говорится в статье, опубликованной в журнале Advanced Materials Technologies.
Обычно для измерения движений человека используют акселерометры и гироскопы, которые измеряют перемещения и повороты тела в пространстве. Некоторые предлагают использовать специализированные датчики растяжения, которые могут более точно измерять, например, сгибания рук или пальцев. Как правило, они основаны на электропроводных материалах, которые меняют свое сопротивление в зависимости от растяжения, хотя есть прототипы, работающие и на других принципах, к примеру, оптоволоконные датчики.
Инженеры под руководством Чже-Хён Чхона (Jae-Hyun Chung) из Вашингтнонского университета разработали сенсоры растяжения на основе недорогих безворсовых салфеток, которые применяют для очистки поверхностей. Поскольку сама по себе такая салфетка не проводит ток, на нее нанесли раствор многостенных углеродных нанотрубок в органическом растворителе, которые осаждаются на целлюлозных волокнах. После этого на края фрагмента салфетки поместили два электрода из полимерной пасты с высоким содержанием серебряных частиц, которая застывает при нагревании и превращается в проводящий полимер.
За счет проводящих нанотрубок и серебряных электродов салфетка также становится электропроводной, но не годится в качестве чувствительного датчика растяжения. Поэтому инженеры предложили контролируемо растягивать ее таким образом, чтобы в салфетке образовывался разрыв, но некоторые волокна все же оставались связанными. После этого на салфетку с обоих сторон наносится полимерная пленка. За счет того, что две части фрагмента салфетки соединены небольшим количеством волокон, сопротивление такого сенсора очень быстро растет при растяжении.
Разработчики предложили использовать сенсор в качестве очень чувствительного датчика растяжения. Они собрали на его основе несколько прототипов устройств, в том числе закрепляемый на палец датчик сгибания и прикрепляемый на кожу датчик сердцебиения, улавливающий расширения сосудов.
Помимо этого инженеры показали, что при растяжении датчика его сопротивление растет нелинейно и при определенном растяжении он превращается в аналог конденсатора, который можно использовать как емкостный датчик, который реагирует на приближение проводящих предметов. Они продемонстрировали это, закрепив датчик на линзе очков. Поскольку при движении глаз расстояния от глаза до датчика меняется, инженеры смогли зарегистрировать с помощью сенсора базовые движения — вверх, вниз, вправо или влево.
В прошлом году другая группа ученых также создала датчик растяжения на основе нанотрубок и серебра, но в его основе лежал лист «бумаги», полностью состоящий из плотноупакованных нанотрубок и меняющий сопротивление при растяжении.
Григорий Копиев
Американские материаловеды разработали недорогой и эффективный сорбент для захвата воды из атмосферы на основе материала из корней растения конняку. За сутки можно получить до 13,3 литра чистой воды на каждый килограмм сорбента. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. Уже сегодня две трети населения Земли в той или иной мере сталкиваются с проблемой нехватки чистой воды. Ученые ищут новые способы для получения чистой воды, и один из них — захват воды из атмосферы с помощью пористых сорбентов. Вода скапливается в порах материала, а наружу ее можно извлечь, например, под действием тепла. Подобные устройства для захвата воды можно делать небольшими и мобильными и размещать даже в отдаленных районах без доступа к электричеству — для нагрева хватит солнечной энергии. Однако найти идеальный сорбент не так просто. Во-первых, далеко не все сорбенты способны поглощать воду из сухого пустынного воздуха с относительной влажностью менее 30 процентов — то есть как раз в тех районах, где она больше всего нужна. Во-вторых, желательно найти материал, который бы удовлетворял двум почти противоречащим друг другу условиям — сначала быстро поглощал воду, а затем быстро отдавал. Вдобавок ко всем требованиям сорбент должен быть недорогим и доступным.