En analysant des paramètres tels que la force appliquée par les pressions sur les touches et l'intervalle de temps entre elles, un nouveau clavier intelligent non mécanique autoalimenté pourrait fournir une couche de sécurité renforcée aux utilisateurs d'ordinateurs. L'appareil auto-alimenté génère de l'électricité lorsque le bout des doigts d'un utilisateur entre en contact avec les matériaux plastiques multicouches qui composent l'appareil.
"Ce clavier intelligent change la manière traditionnelle dont un clavier est utilisé pour la saisie d'informations, " a déclaré Zhong Lin Wang, un professeur Regents à la School of Materials Science and Engineering du Georgia Institute of Technology. "Chaque coup de poing produit un signal électrique complexe qui peut être enregistré et analysé."
Les claviers conventionnels enregistrent lorsqu'une frappe établit un contact mécanique, indiquant la pression d'une touche spécifique. Le clavier intelligent enregistre chaque lettre touchée, mais capture également des informations sur la quantité de force appliquée à la touche et la durée entre une frappe et la suivante. Un tel style de frappe est unique aux individus, et pourrait ainsi fournir une nouvelle biométrie pour protéger les ordinateurs contre une utilisation non autorisée.
En plus de fournir un faible courant électrique pour enregistrer les pressions sur les touches, le nouveau clavier pourrait également générer suffisamment d'électricité pour charger un petit appareil électronique portable ou alimenter un émetteur pour rendre le clavier sans fil.
Un effet connu sous le nom d'électrification de contact génère du courant lorsque le bout des doigts de l'utilisateur touche un matériau plastique sur lequel une couche de matériau d'électrode a été enduite. La tension est générée par les effets d'induction triboélectrique et électrostatique. En utilisant l'effet triboélectrique, une petite charge peut être produite chaque fois que des matériaux sont mis en contact puis écartés.
"Notre peau est diélectrique et nous avons des charges électrostatiques dans nos doigts, " a noté Wang. " Tout ce que nous touchons peut être chargé. "
Bien que la fonction d'auto-alimentation puisse offrir un avantage de commodité et potentiellement éliminer le besoin de piles dans les claviers sans fil, Wang pense que l'impact majeur de l'appareil peut être d'aider à sécuriser les ordinateurs en utilisant des modèles ou des habitudes de frappe individuels comme biométrique.
Le professeur de Georgia Tech Zhong Lin Wang (à gauche) et l'assistant de recherche diplômé Jun Chen présentent leur nouveau clavier auto-alimenté. L'appareil pourrait fournir une couche de sécurité renforcée aux utilisateurs d'ordinateurs. Crédit :Rob Felt
« Cela a le potentiel d'être un nouveau moyen d'identifier les utilisateurs, " dit-il. " Avec ce système, un mot de passe compromis ne permettrait pas à un cybercriminel d'accéder à l'ordinateur. La façon dont chaque personne tape même quelques mots est individuelle et unique."
Pour évaluer le potentiel d'authentification du clavier, l'équipe de recherche a demandé à 104 personnes de taper quatre fois le mot « toucher », et enregistré les schémas électriques produits. En utilisant des techniques d'analyse de signaux, ils ont pu différencier les modèles de frappe individuels avec de faibles taux d'erreur, a dit Wang.
Au lieu de touches mécaniques individuelles comme dans les claviers traditionnels, Le clavier intelligent de Wang est composé de films transparents empilés verticalement. Les chercheurs commencent par une couche de polyéthylène téréphtalate entre deux couches d'oxyde d'indium et d'étain (ITO) qui forment les électrodes supérieure et inférieure.
Prochain, une couche d'éthylène propylène fluoré (FEP) est appliquée sur la surface de l'ITO pour servir de couche d'électrification qui génère des charges triboélectriques lorsqu'elle est touchée du bout des doigts. Des réseaux de nanofils FEP sont formés sur la surface FEP exposée par gravure ionique réactive.
Le fonctionnement du clavier est basé sur le couplage entre l'électrification des contacts et l'induction électrostatique, plutôt que la commutation mécanique traditionnelle. Lorsqu'un doigt entre en contact avec le FEP, la charge est transférée à l'interface de contact, injectant des électrons de la peau dans le matériau et créant une charge positive.
En analysant des paramètres tels que la force appliquée par les touches et l'intervalle de temps entre elles, un nouveau clavier intelligent non mécanique autoalimenté pourrait fournir une couche de sécurité renforcée aux utilisateurs d'ordinateurs. Crédit :Rob Felt
Quand le doigt s'éloigne, les charges négatives côté FEP induisent des charges positives sur l'électrode supérieure, et des quantités égales de charges négatives sur l'électrode inférieure. Les frappes consécutives produisent un champ électrique périodique qui entraîne des flux alternatifs d'électrons entre les électrodes. Bien que finissant par se dissiper, les charges restent sur la surface FEP pendant une période de temps prolongée.
Wang pense que le nouveau clavier intelligent sera compétitif par rapport aux claviers existants, en termes de coût et de durabilité. Le nouvel appareil est basé sur des matériaux peu coûteux qui sont largement utilisés dans l'industrie électronique.
Dans le cadre de l'étude, son groupe de recherche a évalué le clavier dans des conditions difficiles, y compris l'application d'humidité, saleté et huile. "Tu pourrais verser du café sur le clavier, et il ne serait pas endommagé, " dit Wang. " Parce qu'il est basé sur une feuille de plastique, les liquides ne lui feront pas de mal."
