TSUKUBA, Japon, 27 février 2024 – (ACN Newswire) – Un nouveau type radical de capteur tactile pour la robotique et d'autres applications de bio-imitation (bionique) est si sensible qu'il fonctionne même sans contact direct entre le capteur et les objets détectés. Il détecte les interférences dans le champ électrique entre un objet et le capteur, jusqu'à 100 millimètres de l'objet. Les chercheurs de l'Université de Qingdao en Chine, avec des collaborateurs ailleurs en Chine et en Corée du Sud, décrire leur innovation dans la revue Science and Technology of Advanced Materials.
Les skins électroniques sont devenus un élément crucial des robots bioniques, leur permettant de détecter et de réagir rapidement aux stimuli externes. Cela peut permettre aux systèmes robotiques d'analyser la forme d'un objet et, si nécessaire, de le saisir et de le manipuler.
Les capteurs de la plupart des systèmes actuels reposent sur un contact direct provoquant une déformation physique d'une couche de contact, entraînant des modifications de la capacité électrique. Malheureusement, l’uniformité de la réponse aux différentes régions limite la sensibilité et les capacités globales de tels systèmes.
"Pour apporter une plus grande sensibilité et polyvalence, nous avons développé de nouveaux films composites dotés de propriétés électriques surprenantes et très utiles", explique Xinlin Li de l'équipe de l'Université de Qingdao.
L'aspect le plus surprenant est survenu lorsque les chercheurs ont combiné deux matériaux présentant une constante diélectrique élevée, une mesure de leur réponse aux champs électriques. Ce composite présentait une constante diélectrique étonnamment basse, un résultat contre-intuitif qui convient parfaitement à la fabrication d'un capteur plus sensible aux champs électriques.
Le composite est constitué de petites quantités de nitrure de carbone graphitique ajoutées au polydiméthylsiloxane. Il peut être fabriqué et traité par une méthode d’impression 3D spécifique, appelée impression par distribution, qui offre un contrôle précis de la structure et du motif de l’encre à haute viscosité imprimée. L'équipe l'a utilisé pour créer une grille capable de détecter des objets situés entre 5 et 100 millimètres de la surface de l'objet. Ils ont testé les capacités de la grille en utilisant les doigts des chercheurs comme objets détectés, alors qu'ils s'approchaient de la grille mais sans réellement établir de contact.
"Les performances étaient exceptionnelles, en termes de sensibilité, de rapidité de réponse et de stabilité robuste sur de nombreux cycles d'utilisation", explique Li. "Cela ouvre de nouvelles possibilités dans le domaine des objets portables et de la peau électronique." Elle ajoute qu'il convient à la fabrication des capteurs physiquement flexibles nécessaires aux technologies portables. Ceux-ci pourraient être appliqués à la surveillance médicale ou à des utilisations plus générales dans le cadre du développement rapide de « l'Internet des objets » (IoT), impliquant le contrôle à distance d'une grande variété d'appareils.
L'intégration de la grille de détection dans un circuit imprimé a permis aux données collectées d'être transmises sur les réseaux 4G largement utilisés par les téléphones mobiles.
L’équipe prévoit désormais d’affiner la technologie en vue de développer son aptitude à la production de masse. Ils souhaitent également explorer d’autres possibilités au-delà de la simple détection de formes et de mouvements.
Par exemple, différentes unités du réseau de capteurs ont la capacité de répondre de manière séquentielle, ce qui offre la possibilité de réaliser une interaction homme-machine, telle que la reconnaissance gestuelle. Les performances des capteurs des systèmes avec et sans contact reflètent également leur potentiel dans la détection des mouvements humains, comme l'évitement d'obstacles et la surveillance de la démarche, qui pourraient être appliqués aux soins médicaux intelligents.
Pour en savoir plus
Li Xinlin
Université de Qingdao
Courriel : xinlin0618@163.com
Livre: https://doi.org/10.1080/14686996.2024.2311635
À propos de Science et Technologie des Matériaux Avancés (STAM)
La revue en libre accès STAM publie des articles de recherche exceptionnels sur tous les aspects de la science des matériaux, y compris les matériaux fonctionnels et structurels, les analyses théoriques et les propriétés des matériaux. https://www.tandfonline.com/STAM
Docteur Yasufumi Nakamichi
Directeur de la publication STAM
Courriel : NAKAMICHI.Yasufumi@nims.go.jp
Photos et graphiques
Communiqué de presse diffusé par Asia Research News pour la science et la technologie des matériaux avancés.
Sujet: Résumé du communiqué de presse
La source: Science et technologie des matériaux avancés
Secteurs: Télécoms, 5G, Electronique, Sciences et nanotechnologies
https://www.acnnewswire.com
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