Analizzando parametri come la forza applicata dalla pressione dei tasti e l'intervallo di tempo tra di essi, una nuova tastiera intelligente non meccanica autoalimentata potrebbe fornire un maggiore livello di sicurezza per gli utenti di computer. Il dispositivo autoalimentato genera elettricità quando le punte delle dita dell'utente entrano in contatto con i materiali plastici multistrato che compongono il dispositivo.

"Questa tastiera intelligente cambia il modo tradizionale in cui viene utilizzata una tastiera per l'immissione di informazioni, " ha detto Zhong Lin Wang, un professore della Regents presso la School of Materials Science and Engineering del Georgia Institute of Technology. "Ogni pressione dei tasti produce un segnale elettrico complesso che può essere registrato e analizzato."

Le tastiere convenzionali registrano quando un tasto fa un contatto meccanico, indicando la pressione di un tasto specifico. La tastiera intelligente registra ogni lettera toccata, ma acquisisce anche informazioni sulla quantità di forza applicata al tasto e sul tempo che intercorre tra una battuta e l'altra. Tale stile di digitazione è unico per gli individui, e quindi potrebbe fornire una nuova biometria per proteggere i computer dall'uso non autorizzato.

Oltre a fornire una piccola corrente elettrica per la registrazione delle pressioni dei tasti, la nuova tastiera potrebbe anche generare abbastanza elettricità per caricare un piccolo dispositivo elettronico portatile o alimentare un trasmettitore per rendere la tastiera wireless.

Un effetto noto come elettrificazione del contatto genera corrente quando le punte delle dita dell'utente toccano un materiale plastico su cui è stato rivestito uno strato di materiale per elettrodi. La tensione è generata attraverso gli effetti di induzione triboelettrica ed elettrostatica. Utilizzando l'effetto triboelettrico, una piccola carica può essere prodotta ogni volta che i materiali vengono messi in contatto e poi allontanati.

"La nostra pelle è dielettrica e abbiamo cariche elettrostatiche nelle dita, " ha osservato Wang. "Tutto ciò che tocchiamo può caricarsi".

Mentre la funzione di autoalimentazione potrebbe fornire un vantaggio in termini di praticità e potenzialmente eliminare la necessità di batterie nelle tastiere wireless, Wang ritiene che l'impatto principale del dispositivo potrebbe essere quello di aiutare a proteggere i computer utilizzando modelli o abitudini di digitazione individuali come dati biometrici.

"Questo ha il potenziale per essere un nuovo mezzo per identificare gli utenti, " ha detto. "Con questo sistema, una password compromessa non consentirebbe a un criminale informatico di accedere al computer. Il modo in cui ogni persona digita anche solo poche parole è individuale e unico."

Per valutare il potenziale di autenticazione della tastiera, il team di ricerca ha chiesto a 104 persone di digitare la parola "touch" quattro volte, e registrato i modelli elettrici prodotti. Utilizzando tecniche di analisi del segnale, sono stati in grado di differenziare i modelli di digitazione individuali con bassi tassi di errore, ha detto Wang.

Invece dei singoli tasti meccanici come nelle tastiere tradizionali, La tastiera intelligente di Wang è costituita da materiali in pellicola trasparente impilati verticalmente. I ricercatori iniziano con uno strato di polietilene tereftalato tra due strati di ossido di indio e stagno (ITO) che formano gli elettrodi superiore e inferiore.

Prossimo, uno strato di etilene propilene fluorurato (FEP) viene applicato sulla superficie ITO per fungere da strato di elettrificazione che genera cariche triboelettriche quando viene toccato con la punta delle dita. Gli array di nanofili FEP sono formati sulla superficie FEP esposta attraverso l'incisione con ioni reattivi.

Il funzionamento della tastiera si basa sull'accoppiamento tra elettrificazione a contatto e induzione elettrostatica, piuttosto che la tradizionale commutazione meccanica. Quando un dito tocca la FEP, l'addebito viene trasferito all'interfaccia di contatto, iniettando elettroni dalla pelle nel materiale e creando una carica positiva.

Quando il dito si allontana, le cariche negative sul lato FEP inducono cariche positive sull'elettrodo superiore, e uguali quantità di cariche negative sull'elettrodo inferiore. Le pressioni consecutive sui tasti producono un campo elettrico periodico che guida flussi alternativi di elettroni tra gli elettrodi. Sebbene alla fine si dissolva, le cariche rimangono sulla superficie FEP per un lungo periodo di tempo.

Wang ritiene che la nuova tastiera intelligente sarà competitiva con le tastiere esistenti, sia nel costo che nella durata. Il nuovo dispositivo si basa su materiali poco costosi ampiamente utilizzati nell'industria elettronica.

Nell'ambito dello studio, il suo gruppo di ricerca ha valutato la tastiera in condizioni difficili, compresa l'applicazione di umidità, sporco e olio. "Potresti versare il caffè sulla tastiera, e non sarebbe danneggiato, " ha detto Wang. "Perché si basa su un foglio di plastica, i liquidi non gli faranno male."