Группа исследователей из Берлинского технического университета придумала новый способ создавать мягкие временные клавиши практически любой формы и размера в любой части сенсорного дисплея.

GelTouch - сенсорная панель со слоем на основе геля, который может выборочно переходить между мягким и твёрдым состоянием для обеспечения тактильной обратной связи с поддержкой multi-touch. Это гибкая, прозрачная в неактивном состоянии плёнка, не содержащая никаких механических, электромагнитных и гидравлических компонентов, что позволяет ей быть очень компактной: толщина тачскрина всего 2 мм у прототипа. Активная площадь может свободно перемещаться непрерывно по всей поверхности сенсорной панели без ограничений по фиксации и без предопределения её форм. GelTouch состоит из слоя геля на основе поли-изопропилакриламида, у которого меняется вязкость при его нагревания (свыше 32 0С).

Могут быть три разных технологии активации геля: 1) Оксиды индия и олова (ITO) используются как нагревательный элемент, обеспечивающий обратную связь через множество плотно расположенных и индивидуально адресуемых микрокапсул, аналогично электродам ITO у множества пикселей в ЖК-дисплее; 2) Тактильные области заранее заданной площади на этапе производства с обрамлениями из ITO; 3) объёмные 3D-образования резистивной проволоки для образования тонких тактильных границ. Прототип представляет собой планшет с разрешением сенсора 6*4 сегментов для стандартной панели набора номера телефона, слайдера и джойстика. При активации гель в 25 раз твёрже, что было замечено 95% людей, тестировавших сенсор Также ими отмечено, что в неактивном состоянии гель на ощупь похож на желе, а в активном - на очень упругий маленький резиновый мяч.

Гель жидкий и прозрачный при комнатной температуре, но затвердевающий при нагреве. 7-дюймовый прототипный сенсорный экран «GelTouch» покрыт слоем такого геля и проводящей плёнки. Плёнка проводит электрический ток и нагревается, приводя к образованию дискретных выступающих частей дисплея. Система с деформируемыми кнопками с гелем достаточно компактная - толщина всего 2 мм и прозрачный при неактивированном состоянии (при активации не прозрачный локально в месте касания, что является пока проблемой). Это позволяет использовать систему с большинством тачскринов. В прототипе вязкость повышается посредством нагревания гидрогеля свыше 32 0С. Поскольку распространение тепла в геле может управляться, активная область может быть изменяться по всей поверхности.  Разрешение сенсора ограничено только разрешением минимальной области локального нагрева геля. Теоретически число циклов активации сегментов не ограничено, а испытаниями подтверждено свыше 1200 активационных циклов у гелей аналогичного состава без нарушений их функциональных параметров.

Гель Аналогичные системы обратной связи, такие как TeslaTouch, Stimtac, Surfpad, Revel и т.п., обеспечивают обратную связь по всей поверхности сенсора, не позволяя реализовать dual-touch и multi-touch. 

Прототип GelTouch всё ещё нуждается в доработке, но можно представить множество возможностей, которые эта технология открывает. К примеру, такие экраны могут использоваться в автомобилях, позволяя водителю «на ощупь» находить нужные настройки, не открывая взгляда от дороги.

В то же время необходимо ещё преодолеть много проблем. Например, гель требует постоянного питания, чтобы оставаться «активированным», и есть временной лаг в несколько секунд между сменой его состояния. Кроме того, гель перестаёт быть прозрачным при затвердевании, так что при печати на такой клавиатуре могут возникнуть проблемы: вы просто не сможете увидеть буквы. Но несмотря на это, концепт действительно интересный — и кто знает, возможно однажды нам не придётся выбирать между удобной клавиатурой ноутбука и «плоским» сенсорным экраном планшета.

Основной компонент "ГельТач" (GelTouch) - заказной гидрогель ("смарт-гель" или "умный гель") со сменой вязкости (жёсткости) через внешние воздействия: магнитные поля, свет, водородный показатель pH, а в данном случае - температурные.

Гидрогель обладает высоким абсорбирующим действием благодаря гидрофильным полимерным цепочкам поли(N)-изопропилакриламида (C₆H₁₁NO)_n, или PNIPAM. В неактивном состоянии гель набухает вследствие впитывания им воды и переходит в состояние, близкое к жидкости. При нагреве свыше 32 0С и активации молекулы воды отсоединяются от цепочек полиизопропилакриламида (PNIPAM), а последние всё больше соединяются между собой, переходя в состояние, более близкое к твёрдому, уменьшаясь также в объёме. При этом водород частично остаётся присоединённым к полимерным цепочкам, связывая их между собой, и молекулы воды распадаются, что сопровождается также помутнением геля и снижением его прозрачности. Вода удаляется по сетям микроканалов посредством спадания, или снижения уровня PNIMAM-геля относительно поверхности сенсорного экрана.  

Гель изготавливается при помощи радикальной полимеризации без поверхностно-активных веществ мономеров N-изопропилакриламида (NIPAM, "строительный материал" геля) и связующего агента N-метилен-би-акриламида (MBA, при помощи агента задаются структура геля) в воде при температуре 4 0С с активацией персульфатом аммония.   Тетраметилэтилендиамин (TEMED) применяется как ускоритель процесса полимеризации. Сегменты, или ячейки представляют собой контейнеры с гидрогелем, изготовленные из акрилового стекла ввиду отсутствия взаимодействия гидрогеля с акрилом. Сверху вся система покрывается полиуретановой плёнкой толщиной 28 мкм.

GelTouch: Localized Tactile Feedback Through Thin, Programmable Gel
Источник