Genom att analysera sådana parametrar som kraften som appliceras av knapptryckningar och tidsintervallet mellan dem, ett nytt självdrivet icke-mekaniskt intelligent tangentbord skulle kunna ge ett starkare lager av säkerhet för datoranvändare. Den självdrivna enheten genererar elektricitet när en användares fingertoppar kommer i kontakt med de flerskiktade plastmaterialen som utgör enheten.

"Detta intelligenta tangentbord förändrar det traditionella sättet på vilket ett tangentbord används för informationsinmatning, " sa Zhong Lin Wang, en Regents-professor vid School of Materials Science and Engineering vid Georgia Institute of Technology. "Varje slag på tangenterna producerar en komplex elektrisk signal som kan spelas in och analyseras."

Konventionella tangentbord registrerar när en tangenttryckning gör en mekanisk kontakt, indikerar att du trycker på en viss knapp. Det intelligenta tangentbordet registrerar varje bokstav som trycks, men fångar också information om mängden kraft som appliceras på tangenten och hur lång tid det tar mellan en tangenttryckning och nästa. Sådan skrivstil är unik för individer, och så skulle kunna tillhandahålla en ny biometrisk för att säkra datorer från obehörig användning.

Förutom att tillhandahålla en liten elektrisk ström för att registrera tangenttryckningarna, det nya tangentbordet kan också generera tillräckligt med el för att ladda en liten bärbar elektronisk enhet eller driva en sändare för att göra tangentbordet trådlöst.

En effekt som kallas kontaktelektrifiering genererar ström när användarens fingertoppar vidrör ett plastmaterial på vilket ett lager av elektrodmaterial har belagts. Spänning genereras genom triboelektriska och elektrostatiska induktionseffekter. Med hjälp av den triboelektriska effekten, en liten laddning kan produceras när material bringas i kontakt och sedan flyttas isär.

"Vår hud är dielektrisk och vi har elektrostatiska laddningar i våra fingrar, "Wang noterade. "Allt vi rör vid kan bli laddat."

Även om den självförsörjande funktionen kan ge en bekvämlighetsfördel och potentiellt eliminera behovet av batterier i trådlösa tangentbord, Wang tror att den stora effekten av enheten kan vara att hjälpa till att säkra datorer genom att använda individuella skrivmönster eller vanor som biometrisk.

"Detta har potential att bli ett nytt sätt att identifiera användare, " sa han. "Med det här systemet, ett komprometterat lösenord skulle inte tillåta en cyberbrottsling att komma in på datorn. Hur varje person skriver in några ord är individuellt och unikt. "

För att utvärdera autentiseringspotentialen för tangentbordet, forskargruppen bad 104 personer att skriva ordet "touch" fyra gånger, och registrerade de elektriska mönstren som producerades. Med hjälp av signalanalystekniker, de kunde särskilja individuella skrivmönster med låga felfrekvenser, sa Wang.

Istället för individuella mekaniska tangenter som på traditionella tangentbord, Wangs intelligenta tangentbord består av vertikalt staplade transparenta filmmaterial. Forskare börjar med ett lager av polyetentereftalat mellan två lager av indiumtennoxid (ITO) som bildar topp- och bottenelektroder.

Nästa, ett skikt av fluorerad etylenpropylen (FEP) appliceras på ITO-ytan för att fungera som ett elektrifieringsskikt som genererar triboelektriska laddningar vid beröring med fingertopparna. FEP nanotrådarrayer bildas på den exponerade FEP-ytan genom reaktiv jonetsning.

Tangentbordets funktion bygger på koppling mellan kontaktelektrifiering och elektrostatisk induktion, snarare än den traditionella mekaniska omkopplingen. När ett finger kommer i kontakt med FEP, laddning överförs vid kontaktgränssnittet, injicera elektroner från huden i materialet och skapa en positiv laddning.

När fingret rör sig bort, de negativa laddningarna på FEP-sidan inducerar positiva laddningar på den övre elektroden, och lika stora mängder negativa laddningar på bottenelektroden. På varandra följande tangenttryckningar producerar ett periodiskt elektriskt fält som driver fram- och återgående flöden av elektroner mellan elektroderna. Även om det så småningom försvinner, laddningarna ligger kvar på FEP-ytan under en längre tid.

Wang tror att det nya smarta tangentbordet kommer att vara konkurrenskraftigt med befintliga tangentbord, i både kostnad och hållbarhet. Den nya enheten är baserad på billiga material som används mycket inom elektronikindustrin.

Som en del av studien, hans forskargrupp utvärderade tangentbordet under utmanande förhållanden, inklusive applicering av fukt, smuts och olja. "Du kan hälla kaffe på tangentbordet, och det skulle inte skadas, "sa Wang." Eftersom det är baserat på ett plastark, vätskor skadar det inte."