Compase electronice pentru piele pentru magnetorecepție artificială și interactivă condusă de câmpul geomagnetic
Subiecte
Abstract
Magnetorecepția este capacitatea de a detecta și de a răspunde la câmpuri magnetice care permite anumitor organisme să se orienteze în raport cu câmpul magnetic al Pământului în scopuri de navigație. Dezvoltarea unei magnetorecepții artificiale, care se bazează exclusiv pe o interacțiune cu câmpurile geomagnetice și poate fi utilizată de oameni, s-a dovedit totuși provocatoare. Aici raportăm un sistem de busolă electronică, compatibil și robust din punct de vedere mecanic, care permite unei persoane să se orienteze în raport cu câmpul magnetic al Pământului. Busola este fabricată pe folii polimerice cu grosimea de 6 μm și găzduiește senzori de câmp magnetic pe baza efectului de magnetorezistență anizotropă. Răspunsul senzorului este adaptat pentru a fi liniar și, prin aranjarea senzorilor într-o configurație de punte Wheatstone, se atinge o sensibilitate maximă în jurul câmpului magnetic al Pământului. Abordarea noastră poate fi, de asemenea, utilizată pentru a crea dispozitive interactive pentru aplicații virtuale și de realitate augmentată și ilustrăm potențialul acesteia folosind busola electronică a pielii în controlul fără atingere al unităților virtuale într-un motor de joc.
Opțiuni de acces
Abonați-vă la Jurnal
Obțineți acces complet la jurnal timp de 1 an
doar 7,71 EUR pe număr
Toate prețurile sunt prețuri NET.
TVA va fi adăugat mai târziu în casă.
Închiriați sau cumpărați articol
Obțineți acces limitat la timp sau la articol complet pe ReadCube.
Toate prețurile sunt prețuri NET.
Disponibilitatea datelor
Datele care susțin comploturile din această lucrare și alte constatări ale acestui studiu sunt disponibile de la autorul relevant, la cerere rezonabilă.
Referințe
Someya, T. și colab. O matrice de senzori de presiune cu suprafață mare, cu tranzistoare organice cu efect de câmp pentru aplicații pe piele artificială. Proc. Natl Acad. Știință. Statele Unite ale Americii 101, 9966–9970 (2004).
Kim, D.-H. și colab. Electronică epidermică. Ştiinţă 333, 838–843 (2011).
Bauer, S. și colab. Articolul de 25 de ani: Un viitor moale: de la roboți și piele de senzori la recoltatoare de energie. Adv. Mater. 26, 149–162 (2014).
Lee, S. și colab. Un senzor de presiune transparent, insensibil la îndoire. Nat. Nanotehnologia. 11, 472–478 (2016).
Ren, X. și colab. O gamă de senzori de temperatură cu tranzistor organic cu matrice activă, cu putere redusă de operare și flexibilă. Adv. Mater. 28, 4832–4838 (2016).
Hines, L., Petersen, K., Lum, G. Z. & Sitti, M. Actuatoare moi pentru robotică la scară mică. Adv. Mater. 29, 1603483 (2017).
Carpi, F. și colab. Standarde pentru traductoare dielectrice din elastomer. Smart Mater. Struct. 24, 105025 (2015).
Gisby, T. A., O'Brien, B. M. & Anderson, I. A. Feedback de auto-detectare pentru actuatori din elastomer dielectric. Aplic. Fizic. Lett. 102, 193703 (2013).
Anderson, I. A., Gisby, T. A., McKay, T. G., O'Brien, B. M. și Calius, E. P. Mușchi artificiali din elastomer dielectric multifuncțional pentru mașini moi și inteligente. J. Appl. Fizic. 112, 041101 (2012).
Miriyev, A., Stack, K. & Lipson, H. Material moale pentru actuatoare moi. Nat. Comun. 8, 596 (2017).
Choi, M. K. și colab. Diode cuantice extrem de vii, extrem de transparente și ultra subțiri care emit lumină. Adv. Mater. 30, 1703279 (2018).
Someya, T., Bauer, S. și Kaltenbrunner, M. Electronică organică imperceptibilă. DOAMNA Bull. 42, 124-130 (2017).
Kim, J. și colab. Afișaj cu puncte cuantice ultra-subțire integrat cu elemente electronice purtabile. Adv. Mater. 29, 1700217 (2017).
Miyamoto, A. și colab. Electronică pe piele, fără permeabilitate, permeabilă la gaz, ușoară, extensibilă, cu nanometre. Nat. Nanotehnologia. 12, 907–913 (2017).
Lei, T. și colab. Polimer semiconductor biocompatibil și total dezintegrabil pentru electronice tranzitorii ultra-subțiri și ultra-ușoare. Proc. Natl Acad. Știință. Statele Unite ale Americii 114, 5107–5112 (2017).
Nawrocki, R. A., Matsuhisa, N., Yokota, T. & Someya, T. 300-nm imperceptibil, ultraflexibil și biocompatibil se potrivește cu e-skin cu senzori tactili și tranzistori organici. Adv. Electron. Mater. 2, 1500452 (2016).
Kaltenbrunner, M. și colab. Celule solare perovskite flexibile, cu putere mare pe greutate, cu oxid de crom - contacte metalice pentru o stabilitate îmbunătățită în aer. Nat. Mater. 14, 1032-1039 (2015).
Kaltenbrunner, M. și colab. Un design ultra-ușor pentru electronice din plastic imperceptibile. Natură 499, 458–463 (2013).
Sisteme de urmărire electromagnetică. Polhemus https://polhemus.com/applications/electromagnetics/ (accesat la 11 iunie 2018).
3DCoilCube - Senzori electromagnetici de urmărire a mișcării VR. Premo https://3dcoil.grupopremo.com/ (accesat la 11 iunie 2018).
OMMO. OMMO https://www.ommo.co/ (accesat la 11 iunie 2018).
Călugări, K. Uită de tehnologia purtabilă, implanturile încorporabile sunt deja aici. CNN (9 aprilie 2014); https://go.nature.com/2AnXjlf
North Paw. Sensebridge https://sensebridge.net/projects/northpaw/ (accesat la 11 iunie 2018).
Biomagneti. Lucruri periculoase https://dangerousthings.com/biomagnets/ (accesat la 11 iunie 2018).
Meltzer, M. și colab. Magnetoelectronică imperceptibilă. Nat. Comun. 6, 6080 (2015).
Cañón Bermúdez, G. S. și colab. E-skin-uri magnetosensibile cu percepție direcțională pentru realitatea augmentată. Știință. Adv. 4, eaao2623 (2018).
Melzer, M. și colab. Senzori portabili de câmp magnetic pentru electronică flexibilă. Adv. Mater. 27, 1274–1280 (2015).
Alfadhel, A. & Kosel, J. Senzor tactil magnetic nanocompozit cilia. Adv. Mater. 27, 7888–7892 (2015).
Münzenrieder, N. și colab. Sensorice magnetice condiționate la fața locului, complet flexibile. Adv. Electron. Mater. 2, 1600188 (2016).
Makarov, D., Melzer, M., Karnaushenko, D. & Schmidt, O. G. Magnetoelectronică formabilă. Aplic. Fizic. Rev. 3, 011101 (2016).
Melzer, M. și colab. Magnetoelectronică extensibilă. Nano. Lett. 11, 2522–2526 (2011).
Parkin, S. S. P. Senzori flexibili de magnetorezistență gigant. Aplic. Fizic. Lett. 69, 3092–3094 (1996).
Uhrmann, T. și colab. Senzor magnetostrictiv GMR pe substraturi flexibile din polimidă. J. Magn. Magn. Mater. 307, 209–211 (2006).
Chen, Y. și colab. Către magnetoelectronică flexibilă: GMR îmbunătățit cu tampon și reglabil mecanic al multistratelor Co/Cu pe substraturi din plastic. Adv. Mater. 20, 3224–3228 (2008).