(Phys.org) — Des chercheurs de la North Carolina State University ont utilisé des nanofils d'argent pour développer des capteurs multifonctionnels pouvant être utilisés en biomédical, applications militaires ou sportives, y compris les nouvelles prothèses, systèmes robotiques et écrans tactiles flexibles. Les capteurs peuvent mesurer la contrainte, pression, le toucher humain et les signaux bioélectroniques tels que les électrocardiogrammes.

« La technologie est basée soit sur une déformation physique, soit sur des changements de champ électrique « frangeants ». Ce dernier est très similaire au mécanisme utilisé dans les écrans tactiles des smartphones, mais les capteurs que nous avons développés sont extensibles et peuvent être montés sur une variété de surfaces curvilignes telles que la peau humaine, " dit Shanshan Yao, un doctorat étudiant à NC State et auteur principal d'un article sur le travail.

"Ces capteurs pourraient être utilisés pour aider à développer des prothèses qui répondent au mouvement d'un utilisateur et fournissent un retour d'information lors de l'utilisation, " dit le Dr Yong Zhu, professeur agrégé de génie mécanique et aérospatial à NC State et auteur principal de l'article. « Ils pourraient également être utilisés pour créer une robotique capable de « ressentir » leur environnement, ou les capteurs pourraient être incorporés dans les vêtements pour suivre les mouvements ou surveiller la santé physique d'un individu."

Les chercheurs se sont appuyés sur les travaux antérieurs de Zhu pour créer des conducteurs hautement conducteurs et élastiques fabriqués à partir de nanofils d'argent. Spécifiquement, les chercheurs ont pris en sandwich un matériau isolant entre deux des conducteurs extensibles. Les deux couches ont alors la capacité – appelée « capacité » – de stocker des charges électriques. Pousser, tirer ou toucher les conducteurs extensibles modifie la capacité. Les capteurs fonctionnent en mesurant ce changement de capacité.

"La création de ces capteurs est simple et peu coûteuse, " dit Yao. " Et nous avons déjà fait la démonstration des capteurs dans plusieurs prototypes d'applications. "

Par exemple, les chercheurs ont utilisé ces capteurs pour surveiller le mouvement du pouce, ce qui peut être utile pour contrôler des appareils robotiques ou prothétiques. Les chercheurs ont également présenté une application pour surveiller les mouvements du genou pendant qu'un sujet de test court, marcher et sauter.

« La déformation impliquée dans ces mouvements est importante, et casserait beaucoup d'autres dispositifs de détection, " dit Zhu. " Mais nos capteurs peuvent être étirés à 150 pour cent ou plus de leur longueur d'origine sans perdre de fonctionnalité, pour qu'ils puissent s'en occuper."

Les chercheurs ont également développé un ensemble de capteurs qui peuvent cartographier la distribution de la pression, ce qui est important pour une utilisation dans les applications de robotique et de prothèse. Les capteurs présentent un temps de réponse rapide - 40 millisecondes - de sorte que la contrainte et la pression peuvent être surveillées en temps réel.