Ученые разработали революционный многофункциональный сенсор, основанный на полупроводниковых волокнах, который имитирует человеческие чувства. Это устройство способно одновременно воспринимать свет, давление, запахи и вкусы, открывая новые горизонты для носимых технологий, Интернета вещей (IoT), электроники и мягкой робототехники.
В основе разработки лежит уникальный волоконный сенсор, реагирующий на разнообразные внешние воздействия. В отличие от традиционных одномерных волоконных сенсоров, новое устройство способно одновременно измерять и отслеживать свет, химические вещества, давление и параметры окружающей среды. Это стало возможным благодаря инновационной конструкции и применению дисульфида молибдена (MoS2).
Уникальная внутренняя структура сенсора в волокнах позволяет ему очень чувствительно реагировать на изменения окружающей среды. Волокна имеют трехмерную спиральную форму, которая формируется естественным образом при производстве. Это обеспечивает точный контроль их кривизны и позволяет сенсору адаптироваться к различным формам и конфигурациям.
Полученные волокна демонстрируют высокие показатели производительности благодаря электромеханическим свойствам MoS2 и своей выровненной структуре. Исследования показали, что они могут распознавать различные типы информации об окружающей среде, в том числе уровни pH (кислотности), аммиака (NH3), а также механическое напряжение.
Сенсорная платформа работает как имитация пяти человеческих чувств, поскольку она может обнаруживать и обрабатывать множество сигналов одновременно. Разработанная 3D-структура позволяет сенсору изменять свою форму, сохраняя при этом функциональность.
Исследование, проведенное в рамках сотрудничества четырех университетов, является значительным прорывом в области сенсорных технологий. В работе принимали участие профессора Бонгхун Ким из Института науки и техники Тэгу-Кёнбук, Сангвук Ким из KAIST, Чанхван Ким из Университета Аджу и Дживунг Ким из Университета Сунсиль.
Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Fiber Materials в 2024 году под названием "2D MoS2 Helical Liquid Crystalline Fibers for Multifunctional Wearable Sensors". Статья за авторством Jun Hyun Park et al. подробно описывает структуру, процесс создания и характеристики нового сенсора.
«Это исследование значительно расширило спектр применения двумерных наноматериалов, таких как дисульфид молибдена, – отмечает профессор Бонгхун Ким. – Мы продолжим использовать различные материалы и исследовать технологии, позволяющие точно измерять сигналы, необходимые для носимых технологий».
Новый многофункциональный сенсор открывает огромные возможности для создания интеллектуальных устройств, способных взаимодействовать с окружающей средой на новом уровне. Это может привести к разработке более чувствительных и адаптивных носимых устройств, а также развитию роботов, способных осязать мир подобно человеку.
Технология, основанная на использовании MoS2, а также 3D-спиральной формы волокон, дает возможность точно контролировать кривизну сенсора. Области применения включают носимые устройства, устройства IoT, электронные устройства, мягкую робототехнику и экологический мониторинг.
В целом, данное исследование представляет собой важный шаг на пути к созданию более интеллектуальных и функциональных сенсорных технологий, имитирующих возможности человеческих чувств.
Изображение носит иллюстративный характер
В основе разработки лежит уникальный волоконный сенсор, реагирующий на разнообразные внешние воздействия. В отличие от традиционных одномерных волоконных сенсоров, новое устройство способно одновременно измерять и отслеживать свет, химические вещества, давление и параметры окружающей среды. Это стало возможным благодаря инновационной конструкции и применению дисульфида молибдена (MoS2).
Уникальная внутренняя структура сенсора в волокнах позволяет ему очень чувствительно реагировать на изменения окружающей среды. Волокна имеют трехмерную спиральную форму, которая формируется естественным образом при производстве. Это обеспечивает точный контроль их кривизны и позволяет сенсору адаптироваться к различным формам и конфигурациям.
Полученные волокна демонстрируют высокие показатели производительности благодаря электромеханическим свойствам MoS2 и своей выровненной структуре. Исследования показали, что они могут распознавать различные типы информации об окружающей среде, в том числе уровни pH (кислотности), аммиака (NH3), а также механическое напряжение.
Сенсорная платформа работает как имитация пяти человеческих чувств, поскольку она может обнаруживать и обрабатывать множество сигналов одновременно. Разработанная 3D-структура позволяет сенсору изменять свою форму, сохраняя при этом функциональность.
Исследование, проведенное в рамках сотрудничества четырех университетов, является значительным прорывом в области сенсорных технологий. В работе принимали участие профессора Бонгхун Ким из Института науки и техники Тэгу-Кёнбук, Сангвук Ким из KAIST, Чанхван Ким из Университета Аджу и Дживунг Ким из Университета Сунсиль.
Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Fiber Materials в 2024 году под названием "2D MoS2 Helical Liquid Crystalline Fibers for Multifunctional Wearable Sensors". Статья за авторством Jun Hyun Park et al. подробно описывает структуру, процесс создания и характеристики нового сенсора.
«Это исследование значительно расширило спектр применения двумерных наноматериалов, таких как дисульфид молибдена, – отмечает профессор Бонгхун Ким. – Мы продолжим использовать различные материалы и исследовать технологии, позволяющие точно измерять сигналы, необходимые для носимых технологий».
Новый многофункциональный сенсор открывает огромные возможности для создания интеллектуальных устройств, способных взаимодействовать с окружающей средой на новом уровне. Это может привести к разработке более чувствительных и адаптивных носимых устройств, а также развитию роботов, способных осязать мир подобно человеку.
Технология, основанная на использовании MoS2, а также 3D-спиральной формы волокон, дает возможность точно контролировать кривизну сенсора. Области применения включают носимые устройства, устройства IoT, электронные устройства, мягкую робототехнику и экологический мониторинг.
В целом, данное исследование представляет собой важный шаг на пути к созданию более интеллектуальных и функциональных сенсорных технологий, имитирующих возможности человеческих чувств.
