Исследователи используют химию для стимуляции осязания
Хотя говорят, что человеческие глаза — это окна в мир, именно кончики пальцев позволяют нам прикасаться к нему. Чтобы воспроизвести это тактильное ощущение, существующие технологии зависят от миниатюрных двигателей и электричества. Тем не менее, жужжание и удары, которые они производят, не так хороши для имитации реальной сделки. Теперь исследователи сообщают о доказательстве того, что человеческая кожа может различать тонкие изменения в химическом составе. Они надеются, что эти открытия могут стать основой для нового метода регулирования прикосновения и более эффективного включения его в приложения, такие как виртуальная реальность.
Ученые представили свои результаты на весенней конференции Американского химического общества (ACS). ACS Spring 2022 — это гибридная конференция, которая проводится очно и виртуально с 20 по 24 марта , а доступ по запросу предоставляется с 21 марта по 8 апреля . На встрече будет представлено более 12 000 презентаций по широкому кругу научных тем.
Когда вы прикасаетесь к объекту, вы ощущаете его поверхность, и вы можете изменить его ощущения, изменив трение между этой поверхностью и вашим пальцем. Вот тут-то и вступает в игру химия. Мы считаем, что химия материалов может открыть двери для воссоздания более тонких ощущений, независимо от того, проектируете ли вы поверхность, чтобы чувствовать себя определенным образом, или создаете устройства обратной связи для виртуальной реальности.
Чарльз Донг, доктор философии, главный исследователь, Делавэрский университет
Некоторые из пяти чувств технология вобрала в себя легче, чем другие. Экраны смартфонов, компьютерные мониторы и гарнитуры виртуальной реальности обеспечивают всеобъемлющее, даже иммерсивное изображение. Аудиосистемы также воспроизводят музыку, голоса и другие звуки с высокой точностью.
Технология осязания развивалась медленно, отчасти потому, что она включает в себя множество типов ощущений, например, боль и температуру. Кроме того, некоторые попытки переделать осязание включали системы, разработанные для имитации ощущения движения тела — сложного ощущения.
Работа Донга в Университете Делавэра делает упор на особый тип прикосновения: использование пальцев для определения текстуры. Некоторые подходы к созданию такого тонкого прикосновения уже существуют.
Вибратор внутри смартфона привлекает внимание без использования звука. В обновляемом мониторе Брайля для слепых или слабовидящих привод сдвигает штифты вверх, образуя выпуклости. Этот вид прикосновения основан на трении, своего рода физической силе, то есть на сопротивлении, с которым сталкивается кожа при контакте с объектом.
Помимо контуров поверхности на трение влияет и химия. Структура молекул внутри материала и состав его поверхности также влияют на ощущения. Донг и его команда думали, что, изменяя только связанные с химией свойства, они могут изменить ощущение поверхности.
В предыдущем исследовании команда Донга попросила людей прикоснуться к слоям силана, удерживающего кремний, толщиной в одну молекулу. Ни одна из силановых поверхностей не имела заметных отклонений в гладкости.
Тем не менее, люди, которые прикасались к поверхностям, могли различать их по химическим различиям, включая замену одного атома в каждой молекуле силана на другой атом из-за незначительных изменений трения.
Недавние исследования показали, что люди могут обнаруживать физические различия между поверхностями с разрешением всего 13 нанометров. Теперь мы утверждаем, что осязание также может идентифицировать такие незначительные химические изменения, как замена атома азота на атом углерода.
Чарльз Донг, доктор философии, главный исследователь, Делавэрский университет
Донг представит на встрече последние исследования, касающиеся полимеров, востребованных молекул для искусственных материалов. Полимеры отличаются своими химическими формулами, а также особенностью, называемой кристалличностью, которая показывает, насколько точно устроены цепочечные молекулы.
Полимеры, использованные в этих экспериментах, имели соответствующие молекулярные массы и формулы; менялась только степень кристалличности.
Во время своих экспериментов команда сосредоточилась на кажущейся текстуре тонких слоев полимеров. Что касается силанов, они попросили людей провести пальцами по полимеру. На этот раз они узнали, что люди также могут различать полимеры, основываясь только на различиях в трении, возникающем из-за незначительных изменений кристалличности молекул.
По словам Донга, новый метод регулирования тонкого прикосновения и ощущения текстуры может найти множество применений. Например, это может сделать возможным создание новых типов поверхностей или более эффективное внедрение этого чувства в настройки виртуальной реальности.
По словам Донга, другие приложения могут включать в себя усовершенствованные устройства, такие как обновляемые дисплеи Брайля, а также предоставление обратной связи хирургам, проводящим операции удаленно.
Ученые получили финансирование и поддержку от Национального института глаза и Делавэрского университета.
Вопросы, отзывы, комментарии (0)
Нет комментариев