Denna visualisering visar lager av grafen som används för membran. Kredit:University of Manchester
Förmågan hos vissa djur, inklusive kameleonter, bläckfisk, och bläckfisk, att ändra hudfärg för kamouflage, temperaturkontroll, eller kommunikation är välkänd.
Medan vetenskapen har kunnat replikera dessa förmågor med konstgjord hud, färgförändringarna är ofta bara synliga för blotta ögat när materialet utsätts för enorma mekaniska påfrestningar.
Nu, dock, forskare i Kina har utvecklat en ny typ av användarinteraktiv elektronisk hud, med en färgförändring som är märkbar för det mänskliga ögat, och uppnås med en mycket reducerad belastningsnivå. Deras resultat kan ha tillämpningar inom robotik, proteser och bärbar teknik.
Publicerad idag i tidningen 2D-material , studien från Tsinghua University i Peking, använde flexibel elektronik gjord av grafen, i form av en mycket känslig resistiv töjningssensor, kombinerat med en töjbar organisk elektrokromisk enhet.
Huvudförfattare Dr Tingting Yang, från Tsinghua University, sade:"Vi undersökte substrat (underliggande) effekt på grafens elektromekaniska beteende. För att få bra prestanda med en enkel process och reducerade kostnader, vi konstruerade en modul-gradientstruktur för att använda grafen som både det mycket känsliga töjningsavkännande elementet och den okänsliga töjbara elektroden i ECD-skiktet.
(a) e-hudens enhetsstruktur från sidovyn, vänster panel visar den optiska bilden av modulus-gradient PDMS. (b) 3D-modell av e-skinet. (c) Schematisk kretslayout. Kreditera: 2D-material (2017). DOI:10.1088/2053-1583/aa78cc
"Vi fann att subtil belastning - mellan noll och 10 procent - var tillräckligt för att orsaka en uppenbar färgförändring, och färgens RGB-värde kvantifierade storleken på den applicerade spänningen."
Seniorförfattaren professor Hongwei Zhu sa:"Graphene, med sin höga transparens, snabb transport, flexibilitet och stor specifik yta, visar applikationspotential för flexibel elektronik, inklusive sträckbara elektroder, superkondensator, sensorer, och optiska anordningar.
"Dock, våra resultat visar också att den mekaniska egenskapen hos substratet var starkt relevant för prestandan hos de töjningsavkännande materialen. Detta är något som tidigare har förbisetts, men som vi anser bör övervägas noga i framtida studier av det elektromekaniska beteendet hos vissa funktionella material."
Dr Yang sa:"Det är viktigt att notera att den förmåga vi hittade för interaktiva färgförändringar med ett så litet stamintervall har sällan rapporterats tidigare. Denna användarinteraktiva e-skin borde vara lovande för applikationer i bärbara enheter, robotar och proteser i framtiden."
