Команду, стоявшую за исследованием, возглавляли профессор Килвон Чо, доктор Гивон Ли и доктор Джонхен Сон с факультета химической инженерии POSTECH, а также команда, возглавляемая профессором Сын Гу Ли с химического факультета Университета Ульсана. Они черпали вдохновение в уникальном органе чувств крокодиловой кожи и разработали датчики давления с микродомами и морщинистыми поверхностями. В результате получился всенаправленный растягивающийся датчик давления.

Крокодилы, грозные хищники, которые проводят большую часть своего времени под водой, обладают замечательной способностью чувствовать небольшие волны и определять направление движения своей добычи. Эта способность становится возможной благодаря невероятно сложному и чувствительному органу чувств, расположенному на их коже. Орган состоит из полушарных сенсорных бугорков, которые расположены повторяющимся образом с морщинистыми петлями между ними. Когда крокодил двигает своим телом, шарниры деформируются, в то время как сенсорная часть остается незатронутой механическими деформациями, что позволяет крокодилу поддерживать исключительный уровень чувствительности к внешним раздражителям во время плавания или охоты под водой.

Исследовательская группа успешно имитировала структуру и функции органа чувств крокодила, разработав датчик давления с высокой растяжимостью. Изобретя полусферический эластомерный полимер с тонкими складками, содержащий либо длинные, либо короткие нанопроволоки, они создали устройство, которое превосходит доступные в настоящее время датчики давления. В то время как другие датчики теряют чувствительность при механических деформациях, этот новый датчик сохраняет свою чувствительность даже при растяжении в одном или двух разных направлениях.

Благодаря мелкой морщинистой структуре на своей поверхности датчик может сохранять высокую чувствительность к давлению даже при значительной деформации. При приложении внешней механической силы морщинистая структура разворачивается, уменьшая нагрузку на чувствительную область полушария, которая отвечает за определение приложенного давления. Такое снижение напряжения позволяет датчику сохранять свою чувствительность к давлению даже при деформациях. В результате новый датчик обладает исключительной чувствительностью к давлению даже при растяжении до 100% в одном направлении и 50% в двух разных направлениях.

Исследовательская группа разработала растягивающийся датчик давления, подходящий для широкого спектра носимых устройств с различными областями применения. Чтобы оценить его производительность, исследователи установили датчик на пластикового крокодила и погрузили его в воду. Интересно, что установленный датчик был способен обнаруживать небольшие волны на воде, успешно воспроизводя сенсорные возможности органа чувств крокодила.

"Это носимый датчик давления, который эффективно определяет давление даже при растяжении", - объяснил профессор Чо, возглавлявший команду. Он добавил: "Это может быть использовано для различных применений, таких как датчики давления в протезировании, электронная кожа в мягкой робототехнике, VR, AR и человеко-машинные интерфейсы".

Исследование было проведено при поддержке Национального исследовательского фонда Кореи при Министерстве науки и ИКТ и программы "Ключевые исследовательские институты в университетах" при Министерстве образования. Статья с изложением результатов исследования была опубликована на обложке Маленький.