تطوير بشرة إلكترونية جديدة تتقدم في الروبوتات الإنسانية

التقدم في البشرة الاصطناعية أو الإلكترونية هو أساسي لإنشاء روبوتات إنسانية، لأن البشرة توفر لنا الإحساس باللمس والقدرة على الكشف عن درجة الحرارة والألم والعديد من الجوانب المهمة الأخرى للحياة. الجسم البشري يحتوي على مستقبلات لمسية موجودة في البشرة، وهو ما يسمح لنا بتحويل التحفيز الحراري أو الميكانيكي إلى إشارات كهربائية للمخ.

من الصعب جداً تكرار هذه القدرات في البشرة الإلكترونية، والنسخ الحالية قادرة فقط على الكشف عن الحركة أو درجة الحرارة بشكل منفصل. لم يكن هناك أي بشرة إلكترونية قادرة على القيام بذلك معاً مثل البشرة البشرية، حتى الآن.

البشرة الإلكترونية المتعددة الوظائف

فريق من الباحثين في جامعة ستانفورد طور بشرة إلكترونية جديدة متعددة الوظائف قادرة على القيام بذلك. من خلال تطبيق خصائص خاصة للموصلات الأيونية، تمكن الفريق من إنشاء هياكل بسيطة تسمح للبشرة الإلكترونية بقياس درجة الحرارة والتحفيز الميكانيكي في نفس الوقت.

الفريق включал أستاذ جامعة POSTECH Unyong Jeong و الدكتور Insang You من قسم علوم المواد والهندسة، بالإضافة إلى أستاذ Zhenan Bao. تم نشر النتائج في Science في 20 نوفمبر.

قبل هذا التطور، كانت البشرة الإلكترونية تعاني من أخطاء كبيرة في قياس درجة الحرارة عند تطبيق التحفيز الميكانيكي عليها. نظر الفريق إلى البشرة البشرية ك nguồn إلهام وطور المستقبل مع المواد الكهربائية، لأنها مسؤولة عن إعطاء البشرة البشرية القدرة على التمدد بحرية دون كسر. يمكن للمواد الموصلة الأيونية التي تحتوي على المواد الكهربائية أن يكون لها خصائص قابلة للقياس مختلفة اعتماداً على تردد القياس.

من خلال كل ذلك، طور الفريق مستقبل اصطناعي متعدد الوظائف قادر على قياس الحس اللمسي ودرجة الحرارة في نفس الوقت. تمكن الفريق من اشتقاق وقت استرخاء الشحنة والسعة الكهربائية المعتمدة، وهما متغيران يمكنان قياس درجة الحرارة والحركة دون الاستجابة للآخر.

البشرة الاصطناعية الجديدة لها العديد من التطبيقات التجارية المحتملة، لأنها يمكن أن تقيس درجة حرارة الكائن المطبق وملف الإجهاد عند التحفيز الخارجي.

البشرة الإنسانية

فيما يتعلق بالبشرة الإلكترونية المتعددة الوظائف، يمكن تطبيقها على أجهزة استشعار درجة الحرارة القابلة للارتداء أو بشرة الروبوت لجعلها أكثر إنسانية.

الدكتور Insang You هو المؤلف الأول للبحث.

“عندما يلمس إصبع السبابة بشرة إلكترونية، تقوم البشرة الإلكترونية بتحويل الاتصال إلى تغيير في درجة الحرارة، وعندما يدفع الإصبع البشرة، يتمدد الجزء الخلفي من منطقة الاتصال ويعترف به كحركة”، قال يو. “أظن أن هذا الآلية هو أحد الطرق التي تعترف بها البشرة البشرية الحقيقية بالتحفيزات المختلفة مثل درجة الحرارة والحركة”.

كان Jeong هو المؤلف المطابق.

“هذا الدرس هو الخطوة الأولى في فتح الباب للبحوث حول البشرة الإلكترونية المتعددة الوظائف باستخدام المواد الكهربائية”، قال جيونج. “الهدف النهائي لهذا البحث هو إنشاء بشرة إلكترونية اصطناعية تقلد المستقبلات اللمسية والمتحفزات العصبية البشرية، مما سيساعد في استعادة الإحساس باللمس في المرضى الذين فقدوا الإحساس باللمس بسبب المرض أو الحوادث”.