Носы верблюдов вдохновили на создание нового датчика влажности

У верблюдов есть известная способность выживать в небольшом количестве воды. Они также умеют находить что-нибудь попить в бескрайней пустыне, используя носы, которые являются изысканными детекторами влаги. В новом исследовании в АКС Нано, исследователи описывают датчик влажности, вдохновленный структурой и свойствами носа верблюда. В ходе экспериментов они обнаружили, что это устройство может надежно обнаруживать колебания влажности в условиях промышленных выхлопов и воздуха, окружающего кожу человека.


Людям иногда необходимо определить наличие влаги в воздухе, но они не настолько искусны, как верблюды, в распознавании воды своим носом. Вместо этого люди должны использовать устройства для обнаружения воды в засушливой среде или для выявления утечек или анализа выхлопных газов на промышленных объектах. Однако все доступные в настоящее время датчики имеют существенные недостатки. Например, некоторые устройства могут быть прочными, но малочувствительными к присутствию воды. Между тем, солнечный свет может мешать работе некоторых высокочувствительных детекторов, что затрудняет их использование, например, на открытом воздухе. Чтобы разработать прочный интеллектуальный датчик, который может обнаруживать даже низкие уровни молекул воды в воздухе, Вейгуо Хуанг, Цзянь Сун и их коллеги обратились к верблюжьим носам.

Узкие завитки в носу верблюда создают большую площадь поверхности, выстланную водопоглощающей слизью. Чтобы имитировать структуру с большой площадью поверхности внутри носа, команда создала пористую полимерную сеть. На нее они поместили притягивающие влагу молекулы, называемые цвиттерионами, чтобы имитировать свойство слизи изменять емкость при изменении влажности. В экспериментах устройство оказалось прочным и могло отслеживать колебания влажности в горячих промышленных выхлопах, находить местонахождение источника воды и ощущать влагу, исходящую от тела человека. Датчик не только реагировал на изменения потоотделения кожи человека во время тренировки, но и обнаруживал присутствие человеческого пальца и мог даже следовать его траектории в форме буквы V или L. Такая чувствительность предполагает, что устройство может стать основой для бесконтактного интерфейса, через который кто-то мог бы общаться с компьютером, считают исследователи. Более того, электрическая реакция датчика на влажность может быть настроена или отрегулирована так же, как сигналы, посылаемые человеческими нейронами, что, по их словам, потенциально позволяет ему обучаться с помощью искусственного интеллекта.