Ученые из Курчатовского института и МФТИ разработали материал, который не ломается при сильном сгибании и дольше сохраняет работоспособность. Он предназначен для умной одежды и носимых датчиков. Об этом сообщили в пресс-службе Курчатовского института. Данную информацию сообщает портал ТАСС.
Специалисты создали гибкие мемристоры на основе композита из полимера с добавлением наночастиц оксида молибдена. Такой состав позволяет устройству работать стабильнее аналогов и выдерживать сильные изгибы. Разработка может применяться в автономной носимой электронике: умной одежде, фитнес-браслетах и медицинских датчиках.
Мемристоры одновременно хранят и обрабатывают информацию: их электрическое сопротивление плавно меняется под действием напряжения и сохраняется после его снятия. Это свойство напоминает пластичность мозга, где "вес" синапса усиливается или ослабевает в зависимости от частоты сигналов. Поэтому на мемристорах можно строить искусственные нейронные сети, работающие прямо в носимом устройстве.
Гибкие мемристоры обычно делают на основе полимеров, но такие органические устройства чувствительны к влаге и со временем деградируют. Авторы использовали гибкую подложку из полиэтиленнафталата, а активный слой изготовили из парилена с добавлением наночастиц оксида молибдена. Парилен — прозрачный и гибкий полимер, одобренный для медицинских применений, им покрывают имплантаты и электронику для защиты от влаги. Однако он резко и недостаточно предсказуемо переключается между состояниями. Добавление полупроводниковых наночастиц решило эту проблему: они помогают сформировать в материале более стабильные проводящие "каналы".
Эксперименты показали, что устройства на основе нового материала работают стабильнее аналогов. Они выдерживают более 1 тыс. циклов переключения и сильные изгибы с радиусом до 5 мм. Даже спустя полгода характеристики мемристоров остались прежними, деградации не наблюдалось. Компьютерное моделирование показало, что нейронная сеть на основе созданных мемристоров может распознавать физическую активность человека по сигналам носимых датчиков с точностью около 90%.
"Такие элементы можно разместить, например, на руке или на одежде. Они должны обрабатывать сигналы с существенно меньшими энергозатратами, чем 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", — считает руководитель проекта, научный сотрудник НИЦ "Курчатовский институт" Анна Мацукатова.
Результаты работы, поддержанной Российским научным фондом, опубликованы в Journal of Alloys and Compounds.