Эволюция магниторецептивных e-Skins к большому участку взаимодействия. Кредит: Природная связь (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-56805-x
Представьте себе, что навигация на виртуальной реальности с контактными линзами или эксплуатацией вашего смартфона под водой: это и многое другое может быть реальностью благодаря инновационным e-skins.
Исследовательская группа, возглавляемая Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), разработала электронную кожу, которая обнаруживает и точно отслеживает магнитные поля с одним глобальным датчиком. Эта искусственная кожа не только легкая, прозрачная и проницаемая, но и имитирует взаимодействие реальной кожи и мозга, как сообщает команда в журнале Природная связьПолем
Первоначально разработанные для робототехники, E-Skins имитируют свойства настоящей кожи. Они могут дать роботам ощущение осязания или заменить потерянные чувства у людей. Некоторые могут даже обнаружить химические вещества или магнитные поля. Но технология также имеет свои ограничения. Высоко функциональные электронные кки часто нецелесообразны, потому что они полагаются на обширную электронику и большие батареи.
«Предыдущие технологии использовали многочисленные отдельные датчики и транзисторы для локализации источников магнитного поля, аналогичных датчикам касания на дисплее смартфона. Наша идея состояла в том, чтобы разработать более энергоэффективную систему, которая больше сродни нашей мягкой человеческой коже и, таким образом, лучше подходит для людей»,-говорит Денис Макаров из Института физических и исследований Maters Materials в Hzdr.
Легче, более гибкий, умнее
Поэтому исследователи заменили жесткие, громоздкие подложки, которые обычно размещают электронику тонкой, легкой и гибкой мембраной, которая составляет всего несколько микрометров толщиной. Вся мембрана оптически прозрачна и перфорирована, что делает искусственную кожу проницаемой до воздуха и влаги, позволяя настоящей коже внизу дышать.
Однако такая ультратонкая мембрана может вместить ограниченное количество электронных компонентов. Вот почему новые электронные скины имеют магниточувствительный функциональный слой, который действует как глобальная поверхность датчика, чтобы точно локализовать происхождение магнитных сигналов. Поскольку магнитные поля изменяют электрическое сопротивление материала, центральная единица анализа способна рассчитать местоположение сигнала на основе этих изменений. Это не только эмулирует функционирование реальной кожи, но и экономит энергию.
Искусственная кожа для чувствительности почти нечеловеческого
«Такие магнито-чувствительные к магнитной скинам-новинка»,-говорит Павло Макушко, доктор философии. Студент HZDR и первый автор исследования. «Концептуально, E-Skins теперь больше работают на человеческое тело. Независимо от того, где я касаюсь реальной кожи, сигнал всегда проходит через нервы в мозг, который обрабатывает сигнал и регистрирует точку контакта. Наши электронные ккинс также имеют единую глобальную поверхность датчика-просто как наша кожа. И одна центральная обработка реконструирует сигнал-просто как наш мозг».
Это стало возможным благодаря томографии, методу, который также используется для медицинского МРТ или КТ. Он реконструирует положение сигнала из большого количества отдельных изображений. Эта технология является новой для электронных пирожных с датчиками магнитного поля-ранее считалась слишком нечувствительной для низкого сигнального контраста обычных магниточувствительных материалов. Тот факт, что мы проверили этот метод экспериментально, является основным техническим достижением работы, как подчеркивает Макушко.
Переживая нашу окружающую среду через магнетизм
Новые E-Skins плавно отслеживают пути сигнала, позволяющие приложениям, которые распознают цифровые узоры, написанные магнитным стилусом, бесприкосновенными взаимодействиями в виртуальной реальности или эксплуатируют смартфон в экстремальных средах, даже при дайвинге. Часто владелец магниторецептивной искусственной кожи — не человек, а машина.
В то же время датчики магнитного поля менее восприимчивы к помехам, чем обычная электроника. Роботизированные системы могут использовать их для обнаружения движений, даже в сложных средах, где другие методы терпят неудачу. Зимой пользователи могли бы управлять смартфоном, оснащенным оптически прозрачными магнитными датчиками, через магнитное пятно на кончике пальца перчатки без помех от сторонней электроники. Магниторецепция не действует как компас, но предлагает уникальный канал связи между людьми и машинами.
Больше информации:
Павло Макушко и др., Масштабируемая магниторецептивная электронная кожа для энергоэффективного взаимодействия с высоким разрешением к нетронутой расширенной реальности, Природная связь (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-56805-x
Информация журнала:
Природная связь, предоставленная Гельмгольтской Ассоциацией немецких исследовательских центров
Цитирование: Более легкая, умная электронная кожа магниторецепта (2025, 27 марта), извлеченная 27 марта 2025 года из этого документа, подвержена авторским правам. Помимо каких -либо справедливых сделок с целью частного исследования или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только для информационных целей.
