Ученые изобрели тактильный дисплей, который «оживает» под вашими пальцами

Ученые из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре разработали технологию трехмерных дисплеев, изображение на которых можно не только увидеть, но и физически ощутить. Как сообщается в статье, опубликованной в специализированном журнале Science Robotics, в новой системе используются «оптотактильные поверхности» (optotactile Surfaces), состоящие из пикселей размером в несколько миллиметров, которые кратковременно облучаются светом и приподнимаются, образуя ощутимые выпуклости.

Идея проекта родилась в 2021 году, когда профессор Джон Визель задался вопросом, может ли свет, формирующий изображение, одновременно вызывать механическую реакцию, достаточно сильную для тактильного восприятия.

После года моделирования и ряда неудачных попыток в конце 2022 года другой исследователь, Макс Линандер, создал первый рабочий прототип — одиночный пиксель, активируемый крошечными вспышками диодного лазера и не содержащий встроенной электроники. При прикосновении он производит четкий тактильный импульс.

На основе этого результата была построена общая архитектура дисплея. Каждый пиксель состоит из небольшой воздушной полости под тонкой мембраной и подвешенной графитовой пленки. При попадании на нее света пленка поглощает излучение и почти мгновенно нагревается. Воздух под мембраной расширяется, выталкивая поверхность наружу примерно на миллиметр, чего достаточно, чтобы пользователь мог почувствовать пиксели кончиками пальцев.

Исследователи создали тактильный дисплей без внутренней проводки, в котором один лазерный луч одновременно питает и управляет пикселями, последовательно сканируя поверхность и формируя динамические визуальные и тактильные узоры. Новая матрица содержит более 1500 пикселей, что в сочетании со временем отклика от 2 до 100 миллисекунд и подъемом поверхности до одного миллиметра позволило впервые совместить высокую плотность, скорость и тактильную отдачу, недоступные предыдущим поколениям аналогичных устройств.

Как пишет Tom’s Hardware, технология легко масштабируется благодаря системе оптической адресации, а те же компактные сканирующие лазеры, которые используются в сегодняшних проекторах, можно использовать для управления более крупными массивами. Потенциальные приложения включают автомобильные интерфейсы, имитирующие физические кнопки, а также электронный текст или схемы, которые меняют форму при прикосновении пальцев пользователя. Хотя работа пока является прототипом, она показывает возможность создания тактильных дисплеев, которые будут предоставлять информацию в виде динамических 3D-моделей, доступных как визуально, так и физически.