研究者たちはカーボンナノチューブの様々な用途を発見してきましたが、スタンフォード大学のBao Research Groupのチームは、新たな用途を発見しました。それは人工皮膚です。研究者たちは、伸縮性のある透明な皮膚のようなセンサーを開発しました。このセンサーは、皮膚のように伸縮性があるだけでなく、本物の皮膚のように触覚や圧力を感知できます。
この驚異的なセンサー皮膚を作製するために、研究者たちはまず、液体懸濁液中のカーボンナノチューブをシリコンの薄い層に噴霧しました。その後、この材料を繰り返し引き伸ばすことで、噴霧されたナノチューブの束を表面全体に整列させ、引っ張りました。この引き伸ばしによって、ナノチューブはバネ状になり、研究者たちはこれを「ナノスプリング」と呼んでいます。これにより、人工皮膚は永久変形することなく引っ張ったり圧迫したりすることが可能になりました。
実際のセンサーは、伸縮性のあるナノスプリング層を2層重ねた構造で、容量性カーボンコーティングが互いに向き合うように配置されています。その間には、容易に変形できるシリコン層が挟まれています。中間のシリコン層に電荷が蓄えられ、正極と負極を持つ電池のように機能します。
センサーが押されると、シリコンが保持できる電荷量が変化し、ナノスプリングがこの変化を感知して「感触」に変換します。
「このセンサーは、親指と人差し指で強くつまむ程度の圧力から、片足で立っている象がかける圧力の2倍までの圧力を記録できる」とバオ研究室の博士研究員ダレン・リポミ氏はプレスリリースで述べた。
センサーは、どのような圧力がかかっているかまで検知できます。一点に圧力がかかっている場合は、ブルズアイ模様として現れ、つまむと、最大の変形が線として現れます。
バオ研究所は以前、20ミリグラムのアオスジアゲハの重量を検知できるほど圧力に敏感なセンサーを開発しており、電極表面にわずかな改良を加えることで、新しいセンサーも同様の性能を発揮できる。この触覚に敏感な人工皮膚は、次世代のタッチスクリーンや義肢への応用、さらには世界初の感覚ロボットの開発にも応用できる可能性がある。
[スタンフォード大学、IEEE Spectrum経由]
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