Vědci z KAUSTu vytvořili místní „elektronickou kůži“, která může napodobovat přirozené funkce lidské pokožky, jako je teplota a dotek. Půjčka: © 2020 KAUST
Měkká, pružná, tenká linie – silná elektronika může urychlit příchod umělé kůže.
Materiál, který svou silou, pružností a citlivostí napodobuje lidskou pokožku, lze použít ke sběru biologických dat v reálném čase. Elektronická kůže nebo elektronická kůže mohou hrát roli v protetice nové generace, personalizované medicíně, měkké robotice a umělé inteligenci.
„Ideální elektronická kůže bude přesně a v reálném čase představovat mnoho přirozených funkcí lidské pokožky, jako je pocit teploty a dotyku,“ říká JUST Kay, MD z CAUST. Je však obtížné najít vhodnou pružnou elektroniku, která by dokázala plnit takové choulostivé úkoly a zároveň odolávat každodenním otřesům a škrábancům, a každý zapojený materiál musí být pečlivě zpracován.
Většina elektronických skinů se vyrábí vrstvením aktivního nanomateriálu (senzoru) na pružný povrch, který přilne k lidské kůži. Vazba mezi těmito vrstvami je však často příliš slabá, což snižuje stabilitu a citlivost materiálu. Alternativně, pokud je příliš silná, flexibilita se omezuje, což zvyšuje pravděpodobnost jejího rozbití nebo odpojení.
Odolná elektronická kůže vyvinutá v KAUSTu pomocí hydrogelů nanočástic křemíku tvoří silnou a pružnou základnu. Půjčka: © 2020 KAUST
„Krajina elektroniky kůže se dramaticky mění,“ říká Kay. „Příchod 2D senzorů urychlil snahy o integraci těchto tenkých, mechanicky silných atomových materiálů do funkčních pevných umělých kůží.“
Tým Cai և Շ Shen թիմ Շ թիմ թիմ թիմ այժմ թիմ թիմ թիմ թիմ թիմ թիմ թիմ թիմ թիմ թիմ: թիմ :::::::::::::::::::::::::::::::::
„Hydrogely tvoří více než 70 procent vody, což je činí velmi kompatibilními s tkáněmi lidské kůže,“ vysvětluje Shen. Značením všech směrů v hydrogelu, nanesením vrstvy nanodrátů a následným pečlivým řízením jeho emise vytvořili vědci přenosové cesty k vrstvě senzoru, které zůstaly nedotčené, i když byl materiál natažen 28krát oproti původní velikosti.
Jejich prototypová elektronická kůže dokázala vnímat objekty ve vzdálenosti 20 centimetrů, reagovat na podněty za méně než desetinu sekundy – použití jako tlakový senzor, dokázala rozlišit rukopis. Po 5 000 deformacích fungoval dobře a pokaždé se zotavil asi o čtvrt sekundy. „Zachování pevnosti po opětovném použití je pro e-skin impozantní úspěch,“ říká Shen, který napodobuje pružnost a rychlé zotavení lidské pokožky.
Tento typ elektronové kůže může sledovat řadu biologických informací, jako jsou změny krevního tlaku, které lze detekovat vibracemi tepen, pohyby velkých končetin a kloubů. Tato data lze poté sdílet a ukládat na cloud přes Wi-Fi.
„Další překážkou v širokém používání elektronických skinů je nárůst senzorů s vysokým rozlišením,“ dodává vedoucí skupiny Vincent Tung. „Ale výroba laserových pomocných zařízení má nový příslib.“
„Představujeme si budoucnost této technologie nad rámec biologie,“ dodává Kay. „Pružná páska může jednoho dne monitorovat stav struktur neživých předmětů, jako je nábytek a letadla.“