Ультраэластичная «умная» пена может стать основой будущего носимых технологий

В Китае создан инновационный материал — гибкая и чувствительная пена, способная радикально изменить технологии мониторинга движений, состояния здоровья и взаимодействия человека с машинами. Разработку представила команда под руководством профессора Ван Луна из Института материаловедения и инженерии Нинбо. Результаты работы опубликованы в журнале Materials Today Physics.


Основная особенность новой пены — ее способность работать в качестве датчика, фиксируя давление и растяжение за счет измерения электрического сопротивления. Технология основана на принципе пьезорезистивного датчика деформации, который может отслеживать движения человека, касания и изменение положения тела.

В отличие от традиционных аналогов, новая разработка сохраняет эластичность и проводимость даже при значительных деформациях. Для достижения таких характеристик ученые применили метод вспенивания с использованием сверхкритического диоксида углерода (scCO₂). Это позволило внедрить в структуру материала микроскопические воздушные полости, сохранив прочность и электропроводность.

Материал пены изготовлен на основе полиолефинового эластомера с добавлением углеродных наноструктур, объединённых в так называемую «сегрегированную» структуру. Такое распределение углеродных частиц позволяет формировать устойчивые электрические каналы.

Новый сенсор способен растягиваться до 952% от первоначальной длины, не теряя рабочих характеристик. При этом даже после 4000 циклов растяжения и отпускания материал демонстрирует устойчивую работу и незначительный износ. Он способен фиксировать малейшие движения при деформации от 0,5% до 762%, что значительно превосходит показатели большинства существующих сенсоров.

Кроме технических преимуществ, технология отличается экологичностью. В производстве не применяются токсичные химические вещества — вместо них используется безопасный для окружающей среды scCO₂.

Благодаря высокой чувствительности, прочности и простоте изготовления, новая разработка может найти широкое применение в носимой электронике, мягкой робототехнике, медицинской диагностике и системах человеко-машинного взаимодействия. В перспективе такой материал может быть использован, например, в умных часах или для создания более реалистичных движений у роботизированных протезов.

Читайте также: