Лак с характером: студентка создала покрытие для ногтей, которое работает как стилус

Студентка колледжа разработала прототип лака для ногтей, превращающего ноготь в стилус для сенсорного экрана. Идея пришла к ней после того, как она заметила, что люди с длинными ногтями и огрубевшими пальцами испытывают трудности при использовании смартфонов.

Манаси Десаи, студентка Луизианского колледжа Сентенири, увлекающаяся косметической химией, запустила этот проект вместе со своим научным руководителем Джошуа Лоуренсом, доцентом химии в колледже. Их целью было создать прозрачное нетоксичное покрытие, которое позволило бы ногтю взаимодействовать с сенсорным экраном так же, как это делает подушечка пальца.

«Наш финальный прозрачный лак можно наносить поверх любого маникюра или даже на чистые ногти, и он может помочь людям с огрубевшей кожей пальцев, — говорится в заявлении Десаи. — Таким образом, это приносит и косметическую, и практическую пользу».

Десаи и Лоуренс представили свое исследование в понедельник (23 марта) на ежегодном собрании Американского химического общества.

Кому нужен лак для сенсорных экранов?

Хотя сенсорные экраны сегодня встречаются повсеместно, некоторые люди не могут пользоваться ими так же легко, как другие. Например, гитаристы и плотники с огрубевшими пальцами иногда сталкиваются с тем, что экран не реагирует на прикосновение, поскольку кожа на подушечках пальцев препятствует прохождению электрического тока — в 2015 году журнал Consumer Reports назвал эту проблему «синдромом мертвого пальца». Кроме того, сенсорными экранами трудно пользоваться в перчатках, при сильной сухости кожи рук или если у человека длинные ногти.

Когда исследователи спросили флеботомиста (медсестру, берущую кровь) с длинными ногтями, которая испытывала трудности при работе со смартфоном, был бы полезен лак для ногтей, совместимый с сенсорным экраном, и получили решительное «да», они приступили к разработке нового продукта.

«Химики здесь для того, чтобы решать проблемы и делать ваш мир лучше», — заявил Лоуренс.

Как это работает

Сенсорные экраны современных планшетов и смартфонов работают благодаря свойству, называемому емкостью. На экране создается слабое электрическое поле, и когда токопроводящий материал, например палец, касается поверхности, электрическое поле нарушается. Экран фиксирует это нарушение (изменение емкости) как прикосновение в определенной точке. Но если коснуться экрана нетокопроводящим материалом, например ногтем, прикосновение не регистрируется.

Предыдущие попытки создать емкостный лак для ногтей были сосредоточены на использовании углеродных нанотрубок или металлических частиц, чтобы сделать ноготь электропроводящим. Однако эти частицы опасны при вдыхании и ограничивают цветовую гамму лаков.

Для своего проекта Десаи методично тестировала комбинации 13 коммерчески доступных прозрачных лаков для ногтей и более 50 добавок, чтобы найти состав, отвечающий трем критериям: он должен быть прозрачным, нетоксичным и образовывать токопроводящее верхнее покрытие.

В своих экспериментах Десаи обнаружила, что лучше всего работали лаки, в состав которых входили аминокислота таурин и органическая молекула этаноламин (аминоспирт). В сочетании эти добавки создавали формулу, которая регистрировалась смартфоном как прикосновение.

Химия вместо металла

Новая формула лака была разработана с использованием кислотно-основных взаимодействий, а не за счет включения металлических добавок. В кислотно-основной химии кислоты отдают протоны, а основания их принимают. «Мы считаем, что создаваемые нами материалы работают благодаря «прыжкам» протонов от кислотных групп к основным, — пояснил Лоуренс в электронном письме Live Science. — Смесь таурина и этаноламина (аммониевая кислота и аминное основание) работает хорошо. Мы полагаем, что происходит обмен протонами между кислотными и основными группами на поверхности лака, что выполняет ту же роль, что и подвижность ионов в коже».

Однако до появления этого лака на полках магазинов еще далеко. Пока что покрытие не сохраняет свои свойства достаточно долго. «Все наши составы слишком быстро теряют эффективность, — признает Лоуренс. — Они перестают работать через несколько часов или дней, а нам нужно, чтобы они работали как минимум несколько дней или недель».

Десаи и Лоуренс работают над корректировкой формулы, чтобы найти наиболее эффективное сочетание ингредиентов и сделать текущий состав нетоксичным. В настоящее время наименее токсичный из разработанных ими составов дает шероховатое, пятнистое покрытие — «уж точно не высокая мода», как отметил Лоуренс.

Взгляд в будущее

Несмотря на текущие ограничения, исследователи уже подали предварительную заявку на патент на свое изобретение. «Прямо сейчас у нас есть хороший прототип, подтверждающий концепцию, но нам предстоит еще очень много работы», — подчеркнул Лоуренс.

Потенциал у разработки огромный. Помимо очевидной пользы для обладательниц длинных ногтей и людей с огрубевшей кожей, такой лак может стать настоящим спасением для тех, кто работает в перчатках: врачей, спасателей, сотрудников лабораторий и пищевых производств. В более отдаленной перспективе технология может найти применение в создании «умных» покрытий для носимых устройств или даже для элементов управления в автомобилях и медицинском оборудовании, где точность сенсорного ввода имеет критическое значение.

Кроме того, разработка открывает новое направление в косметической химии, где функциональность продукта выходит далеко за рамки эстетики. Успех проекта может вдохновить другие исследовательские группы на создание «умных» лаков с еще более широкими возможностями — например, способных измерять уровень глюкозы в крови или отслеживать другие биомаркеры здоровья. Пока же Десаи и Лоуренс сосредоточены на решении главной задачи: сделать свое изобретение долговечным, безопасным и, в конечном итоге, доступным для всех, кто сталкивается с проблемой «непослушных» сенсорных экранов.