Huid-achtige sensoren helpen bij de ontwikkeling van AISkin

Een groep onderzoekers van de Universiteit van Toronto heeft super-rekbaar, transparant en zelfvoorzienend sensoren ontwikkeld die zullen helpen bij de ontwikkeling van kunstmatige ionische huid. De sensor kan de complexe sensaties van de menselijke huid opnemen, wat een van de grote barrières was voor de ontwikkeling van kunstmatige huid die lijkt op het echte artikel.

De nieuwe technologie wordt AISkin genoemd, en de onderzoekers geloven dat de nieuwe technologie belangrijk zal zijn in draagbare elektronica, persoonlijke gezondheidszorg en robotica.

Het lab van professor Xinyu Liu werkt aan de doorbraakgebieden van ionische huid en zachte robotica.

“Aangezien het een hydrogel is, is het goedkoop en biocompatibel – je kunt het op de huid zonder enige giftige effecten. Het is ook zeer kleverig en valt niet af, dus er zijn zoveel mogelijkheden voor dit materiaal,” volgens professor Liu.

De AISkin is kleverig en bestaat uit twee tegenovergesteld geladen lagen van rekbaar materiaal. Deze materialen worden hydrogels genoemd. De onderzoekers leggen negatieve en positieve ionen over elkaar heen om een “sensatie-junctie” op het oppervlak van de gel te creëren.

De sensatie-junctie werkt wanneer de AISkin wordt onderworpen aan rek, vochtigheid of veranderingen in temperatuur, waardoor gecontroleerde ionbewegingen over het oppervlak ontstaan. Deze kunnen vervolgens worden gemeten als elektrische signalen zoals spanning of stroom.

“Als je naar de menselijke huid kijkt, hoe we hitte of druk waarnemen, onze neurale cellen zenden informatie door via ionen – het is eigenlijk niet zo anders dan onze kunstmatige huid,” zegt Liu.

De AISkin is zowel sterk als rekbaar.

Binbin Ying is een bezoeker van de PhD-kandidaat van de McGill Universiteit en leidt het project in het lab van Liu.

Volgens Ying, “onze menselijke huid kan ongeveer 50 procent rekken, maar onze AISkin kan tot 400 procent van zijn lengte rekken zonder te breken.”

De onderzoekers publiceerden hun bevindingen in Materials Horizons.

De nieuwe AISkin kan leiden tot de ontwikkeling van bepaalde technologieën zoals huid-achtige Fitbits die meerdere lichaamsparameters kunnen meten. Andere technologieën omvatten een kleverige touchpad die op het oppervlak van uw hand kan worden geplakt.

“Het zou kunnen werken voor atleten die de intensiteit van hun training willen meten, of het zou een draagbare touchpad kunnen zijn om spelletjes te spelen,” volgens Liu.

De technologie kan ook de vooruitgang meten die wordt geboekt in spierrevalidatie.

“Als je dit materiaal op een handschoen van een patiënt zou plaatsen die zijn hand revalideert, zouden de gezondheidswerkers in staat zijn om de bewegingen van zijn vingers te monitoren,” zegt Liu.

De technologie kan ook een rol spelen in het veld van zachte robotica, of flexibele robots gemaakt van polymeren. Een van de toepassingen kan zijn met zachte robotgrepen die delicate objecten in fabrieken behandelen.

De onderzoekers hopen dat de AISkin zal worden geïntegreerd in zachte robots om gegevens te meten, zoals de temperatuur van voedsel of de druk die nodig is om bepaalde objecten te behandelen.

Het lab zal nu werken aan het verbeteren van de AISkin en het verkleinen van de sensoren. Bio-sensoren zullen aan het materiaal worden toegevoegd, waardoor het biomoleculen in lichaamsvloeistoffen kan meten.

“Als we dit onderzoek verder ontwikkelen, kan dit iets zijn dat we dragen als een ‘slimme pleister,'” zegt Liu. “Wondgenezing vereist adembaarheid, vochtigheidsbalans – ionische huid voelt als de natuurlijke volgende stap.”