Myk maskinmann

Amerikanske forskere har laget robothud med nanotråder som både kan føle myk berøring og tåle tunge løft.

Publisert
Illustrasjonen viser hvordan kunstig "e-hud" med sensorer av nanotråder i rutemønster vil bli så følsom at robothånden kan holde et egg uten å knuse det. (Illustrasjon: Ali Javey og Kuniharu Takei, Berkeley-universitetet)
Illustrasjonen viser hvordan kunstig "e-hud" med sensorer av nanotråder i rutemønster vil bli så følsom at robothånden kan holde et egg uten å knuse det. (Illustrasjon: Ali Javey og Kuniharu Takei, Berkeley-universitetet)

Nanotråder

Nanotråder har en tykkelse rundt en nanometer, eller en milliarddels meter. De kan foreløpig ikke masseproduseres. De blir ”dyrket” i laboratoriene ved at atomer av passende stoffer krystalliserer seg i lange tråder.

Så tynne er nanotrådene, at de også kalles for ”en-dimensjonale stoffer”. Det betyr at de oppfører seg som om de bare har lengde, ikke bredde og høyde.

Nanotråder må ikke forveksles med nanorør, som er hule rør der atomene ligger i et sekskantet hønsenetting-mønster.

Siden forskerne har klart å lage transistorer av nanotråder, vil de trolig kunne brukes for å gjøre framtidas datamaskiner mindre og raskere.

Det har også vært forsøkt å tilsette nanotråder til polymer-plast for å lage bøyelige flatskjermer.

(Kilde: Wikipedia)
 

Utfordringen har vært å lage hud som både er bøyelig og myk, og som samtidig inneholder følere som gjør det mulig for robotene å håndtere skjøre gjenstander uten å ødelegge dem.

- Mennesker skjønner hvordan de skal holde et egg uten å knuse det, sier Ali Javey, leder for forskerteamet ved Berkeley-universitetet i California, i en pressemelding.

- Hvis vi noensinne ønsker oss en robot som kan ta ut av oppvaskmaskinen, må vi være sikker på at den ikke knuser vinglassene. Men vi vil også at roboten skal klare å løfte en tung gryte uten å miste den, fortsetter han.

Løste dilemma

Hvis roboten skal ha myk hud, må den lages av organiske plaststoffer. Men slike stoffer leder elektrisk strøm dårlig. Dermed må det kraftige elektriske spenninger og sterkere strøm til for å få sensorene til å virke. Dette krever også større batterier.

På den andre siden kan sensorer lages av silisiumkrystaller. De leder strøm mye bedre, men er harde, og knekker når de strekkes og bøyes flere ganger. De er altså ikke egnet til å lage myk hud av.

I hvert fall ikke før dilemmaet nå ble løst.

Nanotråder i gummi

Foto av ferdig utviklet "e-hud" med sensorer av nanotråder. Hvert mørke felt representerer en føle-enhet. (Foto: Ali Javey og Kuniharu Takei, Berkeley-universitetet)
Foto av ferdig utviklet "e-hud" med sensorer av nanotråder. Hvert mørke felt representerer en føle-enhet. (Foto: Ali Javey og Kuniharu Takei, Berkeley-universitetet)

Forskerne på Berkeley har nemlig laget nanotråder av germanium og silisium som bare er noen få atomer tykke. Disse trådene blir rullet ut på et klebrig underlag. Så blir trådene trykket i et firkantmønster med flatemål 7 x 7 cm.

Dette er den største flaten med elektriske kretser av nanotråder som foreløpig er laget.

Siden trådene er laget av halvlederstoffer, fungerer de som transistorer.Transistorene dekkes så med et lag av trykkfølsom gummi.

Når transistorene utsettes for trykk, går det mer strøm gjennom dem. Strømmengden kan måles og sendes som en slags nerveimpulser gjennom ledninger i armen til og opp i datahjernen til roboten.

Forskerne har vist at deres kunstige ”e-hud” har det følsomhetsområdet som kreves til daglige gjøremål, alt fra å skrive på datatastatur til å holde en gjenstand.

Proteser et stykke fram

Hvis den kunstige huden også skal brukes i proteser, må det store framskritt til i arbeidet med å koble sammen elektriske ledninger med kroppens nervesystem, heter det i pressemeldningen.

Resultatene ble publisert i nettutgaven av tidsskriftet Nature Materials 12. september 2010.

Referanse:

Stefan C. B. Mannsfeld mfl: Highly sensitive flexible pressure sensors with microstructured rubber dielectric layers. Nature Materials
Published online: 12 September 2010. Les sammendrag

Pressemelding fra Berkeley-universitetet