Vật liệu nền Bionic thân thiện với xúc giác cho hình người

Silicon sinh học thông thường được áp dụng trên da sinh học có cảm biến xúc giác linh hoạt tích hợp có bốn điểm khó tránh khỏi. Đầu tiên, dấu vết dẫn điện bị ăn mòn: các phân tử nhỏ còn sót lại trong công thức silicone thông thường dần dần ăn mòn màng dẫn điện và dấu vết dẫn điện nano khi tiếp xúc với cảm biến linh hoạt trong thời gian dài, gây ra hiện tượng lệch điện trở và hở mạch, đồng thời dẫn đến lỗi kiểm tra độ tin cậy của nguyên mẫu. Thứ hai, các thành phần bị hư hỏng do nhiệt độ xử lý cao. Nhiệt độ cao tỏa ra trong quá trình đóng rắn bằng silicon có thể đốt cháy các màng cảm biến linh hoạt nhạy cảm với nhiệt trong quá trình đóng gói đúc và loại bỏ trực tiếp các mẫu. Thứ ba, biến dạng không đồng bộ gây ra tín hiệu xúc giác bị méo. Sự không khớp giữa mô đun đàn hồi của silicone và màng cảm biến dẫn đến việc ép và kéo giãn các mảng cảm biến trong quá trình uốn ngón tay và xoắn khớp, truyền áp suất không đồng đều cũng như nhảy và trễ tín hiệu, dẫn đến phán đoán sai về nhận thức khi chạm của con người. Thứ tư, khiếm khuyết trong khuôn siêu mỏng. Silicone thông thường dễ dàng tạo thành bong bóng và lỗ kim khi tạo ra làn da mỏng. Khoảng cách giữa cảm biến và silicone làm suy yếu khả năng truyền áp suất và giảm độ nhạy xúc giác.

Da sinh học xúc giác như vậy được sử dụng rộng rãi trong bàn tay khéo léo hình người, robot hình người xúc giác toàn thân, thiết bị kiểm tra sinh học phục hồi chức năng và nền tảng kiểm tra xúc giác người-máy. Chi phí R&D của các dự án này cao và các thành phần cảm biến cũng đắt tiền. Sự không tương thích về vật liệu sẽ loại bỏ toàn bộ nguyên mẫu, kéo dài chu trình R&D và làm tăng đáng kể chi phí dự án. Thị trường rất cần một loại vật liệu nền da sinh học chuyên dụng có thể giữ được kết cấu da thực tế đồng thời tương thích tự nhiên với các cảm biến xúc giác linh hoạt.

Nhắm mục tiêu vào các điểm yếu về khả năng tương thích vật liệu của da sinh học bằng các cảm biến xúc giác linh hoạt được nhúng, Công nghệ Thâm Quyến Hong Ye Jie đã hoàn thành nhiều vòng tinh chế công thức, sửa đổi phân tử và xác minh khả năng tương thích của cảm biến, đồng thời ra mắt silicone da sinh học có chất nền linh hoạt tương thích với cảm biến. Quá trình tinh chế sâu được áp dụng để loại bỏ các phân tử nhỏ ăn mòn màng dẫn điện và đạt được độ nhiễu thấp cũng như không bị ăn mòn đối với các mạch cảm biến linh hoạt. Hệ thống xử lý được tối ưu hóa làm giảm sự giải phóng nhiệt. Đúc đóng gói một lần bảo vệ các bộ phận cảm biến bên trong với nhiệt độ phản ứng thấp. Mô đun đàn hồi được điều chỉnh chính xác. Trong quá trình biến dạng kéo dài và uốn cong, ma trận silicon biến dạng đồng bộ với màng cảm biến và áp suất truyền đồng đều sang mảng cảm biến, giúp giảm đáng kể độ lệch tín hiệu và biến dạng dữ liệu do biến dạng và đảm bảo thu thập xúc giác ổn định.

Điểm mạnh cốt lõi của nó tập trung vào khả năng tương thích với cảm biến, xử lý nhiệt thấp, biến dạng đồng bộ để truyền tín hiệu xúc giác ổn định và cán mỏng để tạo khuôn siêu mỏng. Khác với silicon sinh học thông thường chỉ dùng để mô phỏng ngoại hình, vật liệu này được phát triển đặc biệt làm chất nền cho các cảm biến linh hoạt. Trong khi vẫn duy trì khả năng tái tạo kết cấu da và khả năng chống rách động của silicone, ưu tiên hàng đầu là hệ thống cảm biến xúc giác tích hợp hoạt động ổn định lâu dài. Tỷ lệ co ngót trong quá trình xử lý cực thấp có thể tái tạo chính xác các lỗ chân lông và nếp nhăn trên da người ngay cả đối với làn da siêu mỏng, mang lại cả mô phỏng bề ngoài thực tế và nhận thức xúc giác có độ chính xác cao. Hiệu suất khử bọt tốt đảm bảo tỷ lệ bong bóng thấp khi đúc da mỏng. Cảm biến vừa khít với silicone không có khe hở và giảm thiểu hiện tượng mất tín hiệu áp suất.

Tương thích với quá trình đóng gói đổ và sơn phủ. Quá trình đúc tích hợp tạo thành lớp da xúc giác tổng hợp trong một bước, đơn giản hóa quy trình sản xuất lớp da sinh học và giảm nguy cơ hỏng giao diện do quá trình cán màng cảm biến thứ cấp mang lại. Hiệu suất của lô ổn định và các chỉ số nhiễu cảm biến được kiểm tra theo từng lô. Nó đáp ứng các yêu cầu lấy mẫu nguyên mẫu nhỏ cho các trường đại học và tổ chức nghiên cứu, cũng như mua sắm thí điểm và hàng loạt cho các doanh nghiệp robot.

Silicon da sinh học có chất nền linh hoạt tương thích với cảm biến này áp dụng cho da xúc giác của bàn tay khéo léo hình người, robot hình người nhận thức xúc giác phân bổ toàn cơ thể, nghiên cứu nguyên mẫu thử nghiệm tương tác xúc giác, robot tương tác sinh học phục hồi chức năng và nền tảng thử nghiệm nhận thức xúc giác người-máy, tất cả các dự án da sinh học yêu cầu nhúng cảm biến áp suất màng mỏng linh hoạt.

Công nghệ Hong Ye Jie tiếp tục lặp lại ma trận silicon sinh học khác biệt hoàn toàn bao gồm độ bền, khả năng chống ẩm, độ dẻo dai cao, hiệu suất sạch, an toàn môi trường, bảo vệ vệ sinh, chống lão hóa theo thời tiết, khả năng phục hồi cao, chống biến dạng, chống tĩnh điện, tích tụ bụi thấp và loạt chất nền linh hoạt tương thích với cảm biến. Thử nghiệm mẫu miễn phí, mô đun đàn hồi tùy chỉnh, độ cứng và màu da, cùng với hỗ trợ kỹ thuật đúc toàn bộ quy trình đều có sẵn. Nó giúp các dự án R&D robot hình người và bàn tay khéo léo trên toàn cầu giải quyết các vấn đề về ăn mòn mạch và trôi tín hiệu xúc giác, rút ​​ngắn chu kỳ phát triển nguyên mẫu và giảm chi phí loại bỏ các bộ phận cảm biến đắt tiền.