Учёные создали полотно из мягких микролинз с изменяемым фокусом — поверхности смогут обрести зрение

Сводная группа физиков и химиков создала материал, который обладает рядом уникальных характеристик. Это своего рода сплав гидрогеля и силикона, который может управляемо и быстро изменять свои размеры и физические характеристики. Одним из применений нового материала может быть машинное зрение с простой фокусировкой массивов мягких линз вплоть до размещения глаз по поверхности кожи роботов.

Источник изображения: Craig Chandler, University of Nebraska–Lincoln

Главной проблемой при создании адаптивного материала на основе гидрогеля и силикона стало отторжение одного от другого. Разработки долго не могли найти способ прочно привязать гидрогель к силиконовой основе. Физикам пришлось звать на помощь химиков. Междисциплинарная команда учёных смогла подобрать рецепт для правильного смешения ингредиентов и условий полимеризации, чтобы полимерные цепочки гидрогеля стали продолжением полимерных цепочек силикона, для чего подошли определеннее соединения лития и последующая обработка ультрафиолетом.

На основе нового материала были созданы массивы микролинз, подобно фасеточным глазам насекомых. Способность материала линз менять свои свойства оказалась удобной для реализации системы фокусировки. Что интересно, в процессе фокусировки линзы практически не меняли свою форму. Изменение фокусного расстояния происходило в процессе изменения плотности линз, что меняло угол преломления света. Добиться же изменения плотности материала гидрогелевых линз оказалось достаточно просто — для этого их нагрели до температуры около 80 °C с помощью жидкости, проходящей через капилляры в линзах.

На выходе учёные получили массивы микролинз с регулируемой фокусировкой на гибкой подложке. Такими массивами можно будет покрывать кожу мягких роботов, чтобы помочь им ориентироваться в пространстве без сложной системы бинокулярного зрения. Роботам не придётся вертеть головой. Они будут видеть кожей на 360°. Автомобилям с автопилотом это тоже пригодиться, чтобы лучше воспринимать дорожную обстановку.

Но и это не всё. Подобный адаптируемый материал можно будет использовать в биологии для культивирования множества видов живых тканей. Тем более, что гидрогелевая основа сегодня является базовой для подобных работ. Наконец, в перспективе можно будет создавать предметы на вырост, которые росли бы и меняли свою форму вместе с ростом их владельцев. Этому может быть множество применений, многие из которых пока даже не приходят на ум. Но это увлекательное будущее, уверены изобретатели.