Genom att pulsera eller vibrera vid behov, smartphone-skärmar kan hjälpa användare att navigera genom en meny eller kan leda en användares finger till virtuella knappar på skärmen som kan skapas eller tas bort var och när det behövs. Professor Stefan Seelecke och hans team vid Saarlands universitet har tagit fram en film som ger pekskärmar en tredje dimension. Den tunna och extremt lätta silikonfilmen kan anta en mängd olika positioner och former och kan göras för att utföra en enda puls, en tryckande rörelse, ett plötsligt stöt eller en långvarig vibration på en specifik plats på skärmen. Polymerfilmen uppvisar även sensoregenskaper och kan därför förse anordningen med ett extra sinnesorgan.

Teamet av Saarbrückens ingenjörer kommer att ställa ut sin teknik på årets Hannover Messe från den 1:a till den 5:e april i Saarland Research and Innovation Stand (Hall 2, Stativ B46).

När du flyttar en fingertopp över smartphonens skärm, användaren känner plötsligt en pulserande känsla under fingret och en knapp dyker upp magiskt vid den punkten på skärmen. Eller så följer användaren en taktil signal som leder fingret över skärmen till där knappen är placerad. Ny teknologi som har utvecklats av professor Stefan Seelecke och hans forskargrupp vid Intelligent Material Systems Lab vid Saarlands universitet och vid ZeMA (Center for Mechatronics and Automation Technology) i Saarbrücken gör att knappar kan dyka upp och försvinna när som helst på pekskärmen på en IT-enhet. Genom att generera vibrationer, pulser eller individuella ryck som känns av användarens fingertopp, skärmen kan leda användarens finger till en virtuell knapp på vilken plats som helst på skärmen. Den här nya funktionen öppnar upp en hel rad alternativ för datorspel, för internetsökningar och för satnav-enheter.

Grunden för denna nya generation av bildskärmar är ett ganska omärkligt utseende silikonfilm – inte mycket olikt en bit hushållsfilm. "Materialet som filmen är gjord av är känt som en dielektrisk elastomer, " förklarar professor Stefan Seelecke, vars grupp har fått många utmärkelser vid internationella konferenser för sitt arbete med dessa filmer.

Ingenjörerna i Seeleckes team trycker ett elektriskt ledande skikt på ett extremt tunt polymermembran. Detta gör att de kan lägga en elektrisk spänning på filmen. Eftersom filmen är "elektroaktiv, ' den drar ihop sig i en riktning och expanderar i den andra när en spänning appliceras på den. "Som ett resultat av elektrostatiska attraktionskrafter, polymerfilmen kan, till exempel, pressas vertikalt, får den att expandera utåt, " förklarar Steffen Hau, en Ph.D. ingenjör som arbetar i Seeleckes team. Om forskarna ändrar det elektriska fältet, filmen svarar genom att utföra komplexa koreografier och producerar taktila signaler som sträcker sig från högfrekventa svängningar till pulserande rörelser som ett hjärtslag eller kontinuerliga variabla böjningsrörelser. Prototypsystemet som forskargruppen visar upp på Hannover Messe kombinerar deras nya elektroaktiva film med en smartphones pekskärm. Detta gör det inte bara möjligt att skapa virtuella knappar på telefonens skärm, det öppnar upp en hel rad ytterligare skärmfunktioner.

Använda intelligenta algoritmer, Saarbrücken-teamet kan förvandla en bit polymer till en teknisk komponent vars beteende kan kontrolleras exakt. "Vi använder själva filmen som en positionssensor och detta ger sensoriska egenskaper till displayen. Det finns inget behov av några andra sensorer, " säger Steffen Hau. Forskargruppen kan exakt tilldela varje förändring i filmens position till en förändring av filmens kapacitans. "Detta betyder att vi alltid vet exakt hur filmen deformeras vid ett visst tillfälle. Genom att mäta kapacitansen hos den dielektriska elastomeren, vi kan härleda den exakta mängden mekanisk deformation i filmen. Genom att ändra den applicerade spänningen, vi kan exakt kontrollera filmens form, " förklarar Dr. Hau. Alla nödvändiga rörelsesekvenser kan beräknas och programmeras i styrenheten.

"Eftersom den här tekniken inte är beroende av sällsynta jordartsmetaller eller koppar, den kan tillverkas billigt, den förbrukar väldigt lite energi och polymerfilmerna är förvånansvärt lätta, ", tillägger professor Seelecke. Arbetet som utförs i Seelecke-gruppen med dessa deformerbara elektroaktiva polymerer är applikationsfokuserad forskning. Under tiden på Hannover Messe, Saarbrückens ingenjörer kommer att leta efter kommersiella och industriella partners med vilka de kan utveckla sitt system till säljbara produkter.