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Technology Review

Neue künstliche Haut für künftige Roboter

Ein neuartiger Leuchtkondensator lässt sich extrem dehnen, leuchtet dabei und ist druckempfindlich. Diese Entwicklung soll als Display weiche Elektronik und die Interaktion mit Robotern voranbringen.

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Neue künstliche Haut für künftige Roboter

(Bild: Screenshot-Video: Larson et al. / Science (2016))

Forscher haben bereits eine ganze Reihe an flexiblen, licht-emittierenden Oberflächen und druckempfindlichen Sensoren hervorgebracht. Das neue als künstliche Haut bezeichnete Material vereint nun diese Fähigkeiten in einer Entwicklung. Ein internationales Team um Rob Shepherd und Chris Larson von der Cornell University in Ithica/New York stellt dies in der neuen Ausgabe des Magazins Science vor. Insbesondere in Bezug auf seine Dehnbarkeit zeigt sich das Material extrem belastbar, berichtet Technology Review im Online-Text "Das zieht sich aber".

Die neuartige Oberfläche ist ein hyperelastischer Leuchtkondensator (HLEC). Er besteht aus zwei durchsichtigen Hydrogel-Elektroden, die in Silikon eingebettet sind. Im Innern liegt eine Elektrolumineszenz-Schicht aus Zinksulfid, die mit verschiedenen Übergangsmetallen dotiert ist. Diese Metalle sorgen dafür, dass Licht in verschiedenen Wellenlängen abgegeben wird, wenn Elektrizität durch sie hindurch fließt. Diese Schicht ist eingebettet zwischen zwei Hydrogel-Elektroden, die durchsichtig und ebenfalls dehnbar sind. Das Ganze ist umgeben von Silikon. Die Neuentwicklung soll elastischer als bestehende dehnbare Lichtemitter auf Basis organischer Halbleiter sein.

Um ihr Material auf seine Dehnbarkeit bei gleichzeitigem Leuchten zu testen, setzten die Wissenschaftler ein elektrisches Feld von 2,5 kV (bei 700 Hertz) mit einer Leistung von 0,2 Watt ein. Während der Teststreifen um bis zu 500 Prozent länger gezogen wurde, nahm die Helligkeit des Materials weiter zu. Denn beim Dehnen kommen sich die zwei Elektroden näher und erhöhen den Gradienten des elektrischen Feldes. "Zwar ist die Lichtausbeute mit 43,2 Milli-Lumen nicht so hoch wie bei kommerziellen Elektrolumineszenz-Geräten, aber das lässt sich noch durch die Abstimmen der Komponenten weiter verbessern", teilt das Forscherteam im Bericht mit.

(Quelle: Larson et al. / Science (2016))

Den HLEC haben sie bereits in einen ersten "weichen Roboter" integriert (siehe Video). Er erinnert ein wenig an eine Raupe. Drei HLEC-Teile wurden aneinander gefügt. Die oberen vier Schichten eines jeden Teils waren für die leuchtende Oberfläche zuständig, die unteren zwei Schichten dienten als aufblasbare Kissen. Sie wurden abwechselnd aufgebläht und sanken wieder zusammen. Dadurch kommt die bunte Roboter-Raupe vorwärts – allerdings ohne dabei Geschwindigkeitsrekorde zu brechen: Sie schafft nur 32 Körperlängen in der Stunde.

Mehr dazu bei Technology Review online:

(jle)

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