У утконоса – уникального эндемика Австралии – необычная сенсорная система: во время охоты он не полагается на зрение. Данная физиологическая особенность животного вдохновила учёных из Китая на разработку инновационной искусственной кожи. Материал способен на расстоянии определять приближение объекта и его внешний материал

Утконос обладает единственной в своем роде двойной сенсорной системой. Его слабое зрение скомпенсировано электрорецепцией — способностью ощущать электрические поля и сигналы. Она позволяет обнаруживать как электрические, так и механические изменения в окружающей среде, что улучшает его способности находить добычу или замечать угрозы, не полагаясь на зрение. Это полуводное животное под водой смыкает специальные водонепроницаемые перепонки над глазами и ноздрями, то есть не видит и не обоняет.

Дизайн кожи, вдохновленный утконосом, основан на двух ключевых принципах: контактной электризации и электростатической индукции. Когда кожа касается объекта, происходит передача электронов, что генерирует трибоэлектрический заряд, позволяющий материалу воспринимать тактильные стимулы. Для сбора информации с расстояния — телевосприятия — кожа использует электростатическую индукцию. Легирование наночастиц усиливает диэлектрическую поляризацию в эластомере, на основе которого создан материал. Это позволяет системе обнаруживать изменения электрических полей вблизи заряженных объектов. Кроме того, в технологии используются усиленные механизмы поляризации для «чувствования» на расстоянии. В систему включили обработку данных методами глубокого обучения.

Мультирецепторная кожа состоит из тонких пленокполитетрафторэтилена (тефлон, PTFE) и полидиметилсилоксана (PDMS), структурно легированного эластомера с добавлением для улучшения диэлектрических свойств наночастиц титаната стронция (SrTiO3), слоя серебряных нанопроводов, функционирующих как электрод, и подложки, обеспечивающей гибкость и защиту. В экспериментах кожа быстро и точно определяла материалы с точностью 99,56%, а также обнаруживала объекты на расстоянии: со 135 см искусственная кожа различала мех, резину — с 90 см, фторированный этиленпропилен— с 80 см.

Исследователи стремятся дать роботам возможность обнаруживать объекты и взаимодействовать с окружающей средой без необходимости физического контакта. Данная технология поможет в создании различных устройств, например, она пригодится для мониторинга окружающей среды в сложных климатических условиях, для автономного движения роботов, может быть использована для повышения чувствительности сенсоров в робототехнике, тактильных устройствах и протезах… Результаты представлены в журнале Science Advances, сообщает издание Naked Science.