Это может прозвучать удивительно, но в окружающей нас природе встречаются примеры живых “трехмерных дисплеев”. Рассмотрим, к примеру, цефалоподов, к которым относятся кальмары и осьминоги. Эти создания способны менять свою форму, структуру, текстуру и цвет поверхности, практически сливаясь и становясь “невидимыми” в окружающей среде. И недавно, исследователи из университетов Айовы и Иллинойса создали “умную кожу”, которую можно использовать в специализированных 3D-дисплеях и интерфейсах для людей со слабым зрением. Кроме этого, такой же принцип можно использовать для снижения сопротивления, возникающего при движении морских и речных судов, летательных аппаратов и наземных транспортных средств.
Основой новой “умой кожи” являются скрученные пружинки из специального полимера. Под влиянием внешнего электрического воздействия эти пружины или сжимаются, или распрямляются, и если их поместить под слоем эластичного покрытия, то движение пружин может быть использовано для изменения формы покрытия.
Трехмерные пиксели (вокселы) кожи цефалоподов приводятся в действие подобным образом, только для этого используются специальные подкожные мускулы (papillae muscles), расположенные перпендикулярно поверхности. Аналогами этих мускулов являются скрученные спиральные искусственные мускулы (twisted spiral artificial muscle, TSAM). Эти искусственные мускулы управляются прикладываемым напряжением, при подаче потенциала 0.2 Вольта в расчете на сантиметр длины они могут сокращаться на 2000% от изначальной длины, а пружины из них, за счет этого, меняют свою высоту на величину до одного сантиметра, обеспечивая при этом достаточно высокое усилие.
“Такие спирали из специального легкого полимера заменяют собой тяжелые и громоздкие устройства, основанные на обычных электрических и пневматических приводах” – пишут исследователи, – “Мы приводим в действие эту искусственную кожу, используя достаточно слабые электрические импульсы, что исключает необходимость использования тяжелых аккумуляторных батарей и шумных воздушных компрессоров. Помимо этого, такой принцип управления обеспечивает более высокую точность движения и простоту конструкции в целом”.
Множество пружинок искусственных мускулов с индивидуальным управлением устанавливаются на подложке из мягкого материала и покрываются слоем того же самого материала, поддающегося растяжению. Все это формирует “умную” кожу или поверхность 3D-дисплея, способного отображать потенциально неограниченное количество комбинаций.
“Все это открывает возможность использования подобной технологии в системах гидродинамического контроля, позволяющих снизить сопротивление воды при движении судов и подводных роботов, в трехмерных дисплеях и устройствах осязательной обратной связи для систем дополненной и виртуальной реальности, в автоматизированной хирургии и т.п.”. Источник