燃烧为电子产品创造盲文显示器

想象一下为盲人准备的 iPad 或 Kindle，它带有可在用户触摸下改变形状的充气盲文。康奈尔大学领导的一项合作为这种技术制造了一个关键组件：密集排列的致动器触觉阵列，当燃烧触发时，它会导致硅胶膜“点”弹出。

该团队的论文“Valveless Microliter Combustion for Densely Packed Arrays of Power Soft Actuators”于 9 月 28 日发表在国家科学院院刊上。主要作者是博士生Ronald Heisser。

为电子产品设计动态盲文显示器的主要障碍之一是弄清楚如何为每个点施加必要的力。工程学院机械和航空航天工程副教授、该论文的资深作者 Rob Shepherd 表示，以前的尝试通常涉及电机、液压系统或系留泵，所有这些都是笨重、复杂和昂贵的。

Shepherd 说：“现在还没有能够像真实物体一样以一种你能感觉到的方式改变其形状的东西。在拥有小型执行器、尺寸、重量和成本之间存在这种权衡。这太困难了。” “每个人都在尝试机电系统。所以我们说，好吧，如果我们根本不这样做而我们使用燃烧怎么办。少量的气体可以产生强大的输出。”

康奈尔大学团队与以色列理工学院的研究人员合作设计了一个系统，该系统主要由模制硅胶和微流体液态金属痕迹组成，其中液态金属电极产生火花以点燃微量的预混合甲烷和氧气。在他们的阵列设计中，这种燃料流经一系列独立的通道，每个通道通向一个 3 毫米宽的执行器。快速燃烧迫使每个部位的薄硅胶膜膨胀几毫米。磁性锁定系统使这些点具有持久的形式，只需按下它们即可重置整个系统。

由于不需要机电阀，执行器可以更紧密地组装在一起，从而形成一个更小、具有潜在便携性的系统，该系统仍然能够在 1 毫秒内以高力产生大位移。而且由于流体弹性体执行器冷却速度快，并且需要的燃料很少，因此可以安全地操作商业版本。

该技术还具有可拉伸性和贴合性，研究人员预计它可以被纳入一系列应用中，例如软机器人和模拟人工触摸的可穿戴虚拟现实设备。生物相容性组件还可用于操作组织或打开内科患者的阻塞通道的手术工具。

目前的系统由九个流体弹性体致动器组成，但研究人员希望扩大规模并最终创建一个完整的电子触觉显示器。

“在过去的 30 年或更长时间里，人们一直试图将执行器紧密地排列成一个阵列，”Heisser 说。“在某种程度上，触摸对我们来说比视觉更亲密。这项技术具有真正的潜力。我认为我们的工作表明有更多的思考方式。化学驱动真的不容忽视。”

合著者包括机械和航空航天工程副教授伊丽莎白·费舍尔;Perrine Pepiot，机械与航空航天工程副教授;Sadaf Sobhani，机械和航空航天工程助理教授;博士生 Cameron Aubin 和 Nicholas Kincaid;博士后研究员 Hyeon Seok An;和以色列理工学院的研究人员。

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