Elektroniczna skóra. Regeneruje się w ćwierć sekundy
Naukowcy opracowali elektroniczną skórę, która odwzorowuje siłę, rozciągliwość i wrażliwość naturalnej powłoki okalającej ludzkie ciało. Uważają, że może odegrać istotną rolę w protetyce nowej generacji, medycynie spersonalizowanej czy robotyce.
Elektroniczna skóra może pomóc w monitorowaniu szeregu informacji o naszym zdrowiu np. o zmianach ciśnienia krwi. Pozwoli na gromadzenie danych biologicznych w czasie rzeczywistym, co ma ogromne znaczenie w medycynie, chociaż jej twórcy uważają, że w przyszłości jej zastosowanie znacznie się rozszerzy.
Elektroniczna skóra - może być przełomem w medycynie
- Idealna e-skóra będzie naśladować wiele naturalnych funkcji ludzkiej skóry, takich jak wyczuwanie temperatury i dotyku, dokładnie i w czasie rzeczywistym - mówi Yichen Cai z KAUST.
Stworzenie odpowiednio elastycznej elektronicznej skóry, która może wykonywać tak delikatne zadania, a jednocześnie wytrzymuje uderzenia i zadrapania, jest dużym wyzwaniem. Większość z e-skór jest wytwarzana poprzez nałożenie warstw aktywnego nanomateriału (czujnika) na rozciągliwą powierzchnię, która przylega do ludzkiej skóry. Jednak połączenie między tymi warstwami jest często zbyt słabe, co zmniejsza trwałość i wrażliwość materiału. Może być też zbyt silne, co z kolei sprawia, że elastyczność skóry jest ograniczona, a prawdopodobieństwo pęknięcia i przerwania istniejącego obwodu rośnie.
- Pojawienie się czujników 2D przyspieszyło wysiłki na rzecz zintegrowania tych cienkich, wytrzymałych mechanicznie materiałów w funkcjonalne, trwałe sztuczne skóry – powiedział Cai.
Zespół kierowany przez naukowca wykorzystał dotychczasową wiedzę i dostępne technologie, aby stworzyć trwałą e-skórę. W tym celu badacze zastosowali hydrożel wzmocniony nanocząsteczkami krzemionki (jako mocne i rozciągliwe podłoże) oraz dwuwymiarowy węglik tytanu MXene (jako warstwę czujnikową), połączoną ze sobą nanodrutami.
- Hydrożele składają się w ponad 70 proc. z wody, co czyni je bardzo kompatybilnymi z tkankami ludzkiej skóry - wyjaśnił Jie Shen, który uczestniczył w badaniach.
Skóra, która przesyła dane przez WiFI
Naukowcy wykorzystali właściwości hydrożelu oraz nanodrutów, aby stworzyć ścieżki przewodzące do warstwy, w której znajdują się czujniki. Dzięki temu elektroniczna skóra może się rozciągać do 28-krotności rozmiaru pierwotnego.
Stworzony prototyp e-skóry jest w stanie wykrywać obiekty z odległości 20 centymetrów i reagować na bodźce w mniej niż jedną dziesiątą sekundy. Rozwiązanie wykorzystywane jako czujnik nacisku pozwala na odróżnianie zapisanego na niej pisma odręcznego. Dodatkowo jest w stanie bardzo szybko zregenerować się po deformacji. Zajmuje to zaledwie ćwierć sekundy.
- Uderzającym osiągnięciem dla e-skóry jest utrzymanie twardości po wielokrotnym użyciu – powiedział Shen. Dodał: - co naśladuje elastyczność i szybką regenerację ludzkiej skóry.
Naukowcy są zdania, że elektroniczna skóra może być przydatna w monitorowaniu szeregu informacji biologicznych. Zwłaszcza że dane zgromadzone za jej pośrednictwem można udostępniać i przechowywać w chmurze za pośrednictwem Wi-Fi.
