Оптические волокна могут заменить электронные датчики движения

Бум носимых датчиков вызвал приток инвестиций и расширение исследований в этой области. Сенсоры, прикрепленные к телу или встроенные в одежду, могут выполнять различные функции, от мониторинга здоровья до захвата движения в анимации и компьютерных играх. Новое исследование, предлагает использовать для них прочные оптические волокна.
В статье, опубликованной в журнале Optica, команда под руководством Чанси Янга из Университета Цинхуа в Пекине рассказала о разработке прочных оптических волокон, способных воспринимать широкий спектр человеческих движений. Новое волокно чувствительно и достаточно гибко, чтобы обнаруживать движения суставов, в отличие от используемых в настоящее время датчиков. Этот метод обладает такими преимуществами оптических волокон, как электрическая безопасность и защита от электромагнитных помех.
Оптические волокна долгое время использовались для измерения напряжений на мостах и в зданиях: при небольшом растягивании или сгибании свет, проходящий через волокно, искажается, так что это можно зафиксировать. Однако для снятия данных о теле человека оптические волокна не подходят: изготовленные из пластика или стекла, они слишком жестки и плохо сгибаются. Таким образом, большинство носимой электроники сегодня основано на электронных датчиках, которые обнаруживают движение, измеряя изменения сопротивления или степень деформации. Однако эти системы трудно уменьшать в размерах, они могут терять электрический заряд и чувствительны к электромагнитным помехам. Сгибаемое оптическое волокно могло бы стать основой износоустойчивой носимой электроники, лишенной этих недостатков.
В поисках прочной основы для оптических волокон ученые создали мягкий полимер, названный полидиметилсилоксаном (PDMS). Волокно получали, поместив жидкий силикон в основу в форме трубки и нагревая до 80° C в течение 40 минут, а затем выталкивая с одного конца формы. Полученные волокна прошли тщательно продуманную серию тестов, например, многократное растягивание. Даже после 500 растяжек волокно возвращалось к первоначальной длине. При уменьшении диаметра волокон их механическая прочность увеличивалась.