Unele tipuri de obiecte imprimate 3D pot fi acum „simțite”, folosind o nouă tehnologie pentru a încorpora senzori direct în materialele lor. Un nou studiu a descoperit că această cercetare ar putea duce la noi dispozitive interactive, cum ar fi mobilierul inteligent.
Această nouă tehnologie folosește metamateriale - substanțe alcătuite dintr-o grilă de unități repetitive - pentru a imprima obiecte 3D. Atunci când se aplică o forță unui metamaterial flexibil, unele dintre celulele sale se pot întinde sau comprima. Electrozii încorporați în aceste structuri pot detecta magnitudinea și direcția acestor schimbări de formă, precum și rotația și accelerația.
În acest nou studiu, cercetătorii au fabricat obiecte din plastic flexibil și filamente conductive. Acestea au celule de doar 5 mm lățime.
Fiecare celulă are doi pereți opuși, realizați din filamente conductive și plastic neconductiv, iar pereții conductivi servesc drept electrozi. Forța aplicată obiectului modifică distanța și zona de suprapunere dintre electrozii opuși, producând un semnal electric care arată detalii despre forța aplicată. Coautorul raportului de cercetare a declarat că, în acest fel, această nouă tehnologie poate „integra perfect și discret tehnologia de detectare în obiectele imprimate”.
Cercetătorii spun că aceste metamateriale pot ajuta designerii să creeze și să ajusteze rapid dispozitive de intrare flexibile pentru computer. De exemplu, au folosit aceste metamateriale pentru a crea un controler muzical conceput să se potrivească formei unei mâini umane. Când utilizatorul apasă unul dintre butoanele flexibile, semnalul electric generat ajută la controlul unui sintetizator digital.
Oamenii de știință au creat și un joystick din metamaterial pentru a juca Pac-Man. Înțelegând modul în care oamenii aplică forța asupra acestui joystick, designerii pot concepe forme și dimensiuni unice ale mânerelor pentru persoanele cu aderență limitată în anumite direcții.
Coautorul raportului de cercetare a declarat: „Putem percepe mișcarea în orice obiect imprimat 3D. De la muzică la interfețe de jocuri, potențialul este cu adevărat interesant.”
Cercetătorii au creat, de asemenea, un software de editare 3D, numit MetaSense, pentru a ajuta utilizatorii să construiască dispozitive interactive folosind aceste metamateriale. Acesta simulează modul în care un obiect imprimat 3D se deformează atunci când se aplică diferite forțe și calculează care celule se modifică cel mai mult și sunt cele mai potrivite pentru a fi utilizate ca electrozi.
MetaSense permite proiectanților să imprime 3D structuri cu capacități de detectare încorporate dintr-o singură mișcare. Acest lucru face ca prototiparea dispozitivelor, cum ar fi joystick-urile, să fie extrem de rapidă, putând fi personalizate pentru persoane cu nevoi de accesibilitate diferite.
Integrarea a sute sau mii de unități senzoriale într-un obiect poate ajuta la obținerea unei analize de înaltă rezoluție, în timp real, a modului în care utilizatorii interacționează cu acesta. De exemplu, un scaun inteligent fabricat din acest metamaterial poate detecta corpul utilizatorului, apoi poate aprinde o lumină sau un televizor sau poate colecta date pentru analize ulterioare, cum ar fi detectarea și corectarea posturii corpului. Aceste metamateriale pot fi utilizate și în aplicații purtabile.
Data publicării: 27 septembrie 2021
