2 feb. 2014
2 minuten
Dankzij de nanotechnologie hebben we al een elektronische huid, e-skin, en elektronische oogimplantaten, e-eyes. Nu wordt het tijd voor een elektronische snor. Onderzoekers van Berkeley Lab en de University of Calilfornia in Berkeley hebben tactiele sensoren gemaakt van films van koolstof nanobuisjes en nanodeeltje zilver. Deze sensoren lijken sterk op de extreem gevoelige snorharen van katten of ratten.
De nieuwe ‘e-whiskers’ reageren al op een geringe druk van slechts een pascal, vergelijkbaar met de duk die een bankbiljet uitoefent op een tafelblad. Er zijn veel toepassingsmoeglijkheden voor de snorharen; zij kunnen bijvoorbeed robots helpen bij het zien en voelen van hun omgeving. "Snorharen zijn gevoelige sensoren, die door sommige zoogdieren en insecten worden hebruikt voor de waarneming van wind en om in nauwe ruimten om obstakels heen te navigeren", zegt onderzoeksleider Ali Javey, materiaalwetenschapper en hoogleraar electrical engineering en computerwetenschappen. "Onze elektronische snorharen zijn lange, dunne elastische vezels die zijn gecoat met geleidende composietfilms van nanobuisjes en nanodeeltjes. In proeven bleken de snorharen tien maal gevoeliger voor druk dan alle voorgaande capacitieve of rsistieve druksensoren."
Pasta
Javey en zijn team waren ook al pioniers bij de ontwikkeling van e-skin en andere flexibele elektronicacomponenten die kunnen reageren op de omgeving. Voor recent werk gebruikten ze een pasta van koolstof nanobuisjes om een uitstekend buigzame elektrisch geleidende netwerkmatrix te vormen. Op deze matrix brachten ze en dunne film zilveren nanodeeltjes aan, waardoor de matrix heel gevoelig werd voor mechamische belasting. "De gevoeligheid en de elektrische weerstand van onze composietfilm kan worden geregeld door het veranderen van de verhouding tussen zilverdeeltjes en nanobuisjes", zegt Javey, "De composiet kan worden geverfd of geprint op elastische vezels. Zo worden de e-whiskers gevormd,die kunnen worden gebruikt in interactieve toepassingen."
Tactiele sensoen
Javey wijst erop dat het gebruik van elastische vezels met kleine veersconstante resulteert in grote buiging en daardoor een hoge belasting op de coating in responsie op de kleinste uitgeoefende druk. Als proof-of-concept, gebruikte hij met zijn team hun e-whiskers om bijzonder nauwkeurig 2D- en 3D-windstromen in kaart te brengen.
In de toekomst zouden e-whiskers worden gebruikt als tactiele sensoren voor het ruimtelijk waarnemen van nabije objecten. Ook kunnen ze worden gebruikt in wearable elektronica voor het meten van hartslag en polsefrequentie.
Het onderzoek is beschreven in een artikel in de Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Highly sensitive electronic whiskers based on patterned carbon nanotube and silver nanoparticle composite films." Javey is de hoofdauteur; mede-auteirs zijn Kuniharu Takei, Zhibin Yu, Maxwell Zheng, Hiroki Ota en Toshitake Takahashi.
Anderen lazen ook
