Исследователи разработали мягкую линзу, реагирующую на свет и изменяющую фокус без внешнего источника питания. Устройство обладает настолько высокой чувствительностью, что различает отдельные волоски на ноге муравья и мельчайшие детали пыльцевых зёрен.
Специалисты Технологического института Джорджии использовали гидрогель — материал, часто применяемый при создании мягких контактных линз, — в качестве основы для искусственного глаза. Эта разработка открывает возможности для появления «мягких» роботов с мощным зрением, не требующих электроники и аккумуляторов. По словам докторанта биомедицинской инженерии Кори Чжэна, подобные технологии могут найти применение как в носимых устройствах, взаимодействующих с телом человека, так и в автономных роботах, работающих на сложных или опасных территориях.
Специалисты Технологического института Джорджии использовали гидрогель — материал, часто применяемый при создании мягких контактных линз, — в качестве основы для искусственного глаза. Эта разработка открывает возможности для появления «мягких» роботов с мощным зрением, не требующих электроники и аккумуляторов. По словам докторанта биомедицинской инженерии Кори Чжэна, подобные технологии могут найти применение как в носимых устройствах, взаимодействующих с телом человека, так и в автономных роботах, работающих на сложных или опасных территориях.
«Если вы разрабатываете роботов, которые мягче, эластичнее и, возможно, не используют электричество, вам нужно подумать о том, как такие роботы смогут воспринимать окружающий мир», — поясняет Чжэн.
Основу технологии составляет гидрогель, содержащий полимерную структуру, способную поглощать и выделять воду. Благодаря этому материал может переходить из жидкого состояния в твёрдое и обратно: при нагревании он сжимается, а при охлаждении — расширяется.
Учёные создали кольцо из гидрогеля вокруг силиконовой линзы и встроили его в конструкцию, напоминающую человеческий глаз. Внутрь гидрогеля добавлены микрочастицы оксида графена, которые поглощают свет. Под действием света они нагреваются, вызывая сжатие гидрогеля, что позволяет линзе изменять фокус. Когда освещение исчезает, материал вновь набухает, и линза возвращается в исходное состояние.
Чжэн и его научный руководитель Шу Цзя показали, что созданная линза может заменить стеклянную в обычном микроскопе, обеспечивая различение мельчайших структур — таких как зазоры между когтями клеща, нити грибков и волоски на ногах насекомых.
Учёные создали кольцо из гидрогеля вокруг силиконовой линзы и встроили его в конструкцию, напоминающую человеческий глаз. Внутрь гидрогеля добавлены микрочастицы оксида графена, которые поглощают свет. Под действием света они нагреваются, вызывая сжатие гидрогеля, что позволяет линзе изменять фокус. Когда освещение исчезает, материал вновь набухает, и линза возвращается в исходное состояние.
Чжэн и его научный руководитель Шу Цзя показали, что созданная линза может заменить стеклянную в обычном микроскопе, обеспечивая различение мельчайших структур — таких как зазоры между когтями клеща, нити грибков и волоски на ногах насекомых.
«Мы можем управлять линзой по-настоящему уникальными способами», — отмечает Чжэн. Гидрогелевая структура позволяет адаптировать линзу под различные задачи: например, имитировать вертикальный зрачок кошки для обнаружения замаскированных объектов или сетчатку каракатицы, способную воспринимать цвета, недоступные человеческому глазу.
В дальнейшем исследователи намерены встроить линзу в микрофлюидную систему клапанов, выполненных из того же светочувствительного гидрогеля. Это позволит свету не только формировать изображение, но и обеспечивать питание автономной интеллектуальной камеры.
