Ученые разработали материал для умной одежды и носимых датчиков

Материал, разработанный сотрудниками Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» и Московского физико-технического института, не ломается при сильном сгибании и дольше сохраняет работоспособность.

Об этом пишет ТАСС. В пресс-службе «Курчатовского института» рассказали:

Ученые разработали гибкие мемристоры на основе композита из полимера с добавлением наночастиц оксида молибдена. Такой состав позволяет мемристору работать стабильнее аналогов и выдерживать сильные изгибы. Разработка может использоваться в основе автономной носимой электроники — например, в умной одежде, фитнес-браслетах и медицинских датчиках.

*мемристоры — элементы, способные одновременно хранить и обрабатывать информацию, благодаря изменению их электрического сопротивления под действием приложенного напряжения с сохранением после прекращения действия. Похожее свойство пластичности есть у мозга: связь между нейронами усиливается или слабеет в зависимости от частоты прохождения по синапсу сигналов. Это позволяет на мемристорах строить искусственные нейронные сети, работающие прямо в носимом устройстве.

Чтобы избежать деградации устройства от влияния окружающей среды, авторы проекта использовали в разработке полимерные материалы:

Парилен был выбран неслучайно: этот прозрачный и гибкий полимер одобрен для медицинских применений, и им покрывают имплантаты и электронику для защиты от влаги. У материала есть слабое место — он резко и недостаточно предсказуемо переключается между состояниями. Добавление в его структуру полупроводниковых наночастиц позволило решить эту проблему. Улучшение характеристик ученые связывают с тем, что наночастицы помогают сформировать в материале более стабильные проводящие «каналы», посредством которых мемристоры переключаются.

Устройства на основе нового материала стабильнее аналогов, выдерживают более тысячи циклов переключения и сгибание вплоть до изгиба радиусом 5 мм. За полгода испытаний мемристоры не изменились, деградации не наблюдается.

Компьютерное моделирование показало, нейросеть на основе таких элементов способна распознать физическую активность человека по сигналам носимых датчиков с точностью около 90%.

Руководитель проекта, научный сотрудник НИЦ «Курчатовский институт» Анна Мацукатова отметила:

Такие элементы можно разместить, например, на руке или на одежде. Они должны обрабатывать сигналы с существенно меньшими энергозатратами, чем это делают обычные гаджеты. Носимые датчики на их основе будут работать автономно и долго. Наша разработка найдет применение в медицинских системах мониторинга состояния здоровья, нейропротезировании, а в перспективе — в машинном зрении, робототехнике и обработке больших массивов данных.

**работа поддерживается Российским научным фондом, а ее результаты опубликованы в Journal of Alloys and Compounds.

изображение magnific