Czujniki podobne do skóry pomagają w rozwoju AISkin

Grupa naukowców z Uniwersytetu w Toronto opracowała super-rozciągliwe, przeźroczyste i samozasilające się czujniki, które pomogą w rozwoju sztucznej skóry jonowej. Czujnik jest w stanie rejestrować złożone wrażenia skóry ludzkiej, co było jedną z dużych barier w rozwoju sztucznej skóry podobnej do prawdziwej.

Nowa technologia nazywana jest AISkin, a naukowcy uważają, że nowa technologia będzie ważna w dziedzinie noszonych urządzeń elektronicznych, opieki zdrowotnej i robotyki.

Laboratorium profesora Xinyu Liu pracuje nad przełomowymi obszarami skóry jonowej i robotyki miękkiej.

“Ponieważ jest to hydrożel, jest tani i biocompatybilny – można go umieścić na skórze bez żadnych toksycznych efektów. Jest również bardzo lepki i nie odpadają, więc istnieje wiele możliwości dla tego materiału”, według profesora Liu.

AISkin jest lepki i składa się z dwóch przeciwnie naładowanych arkuszy rozciągliwych substancji. Substancje te są znane jako hydrożele. Naukowcy nakładają jony ujemne i dodatnie, aby utworzyć “węzeł czujnika” na powierzchni żelu.

Węzeł czujnika działa, gdy AISkin jest poddany naprężeniu, wilgotności lub zmianom temperatury, co powoduje kontrolowane ruchy jonów przez niego. Ruchy te mogą być następnie mierzone jako sygnały elektryczne, takie jak napięcie lub prąd.

“Jeśli spojrzymy na ludzką skórę, jak odczuwamy ciepło lub ciśnienie, nasze komórki nerwowe przekazują informacje za pomocą jonów – nie jest to tak różne od naszej sztucznej skóry”, mówi Liu.

AISkin jest zarówno wytrzymały, jak i rozciągliwy.

Binbin Ying jest doktorantem z Uniwersytetu McGill i kieruje projektem w laboratorium Liu.

Według Ying, “Nasza ludzka skóra może rozciągać się o około 50 procent, ale nasz AISkin może rozciągać się do 400 procent swojej długości bez zniszczenia”.

Naukowcy opublikowali swoje wyniki w Materials Horizons.

Nowy AISkin może prowadzić do rozwoju pewnych technologii, takich jak skóropodobne urządzenia Fitbit, które są w stanie mierzyć wiele parametrów ciała. Inne technologie obejmują lepki panel dotykowy, który może być przyklejony do powierzchni dłoni.

“Mógłby to działać dla sportowców, którzy chcą mierzyć intensywność swojego treningu, lub mógłby to być noszony panel dotykowy do gier”, według Liu.

Technologia ta mogłaby również mierzyć postępy w rehabilitacji mięśni.

“Jeśli umieścilibyśmy ten materiał na rękawicy pacjenta, który rehabilituje swoją rękę, pracownicy służby zdrowia mogliby monitorować ruchy zginania palców”, mówi Liu.

Technologia ta mogłaby również odegrać rolę w dziedzinie robotyki miękkiej, czyli elastycznych robotów zbudowanych z polimerów. Jednym z zastosowań mogą być miękkie chwytaki robotów, które obsługują delikatne obiekty w fabrykach.

Naukowcy mają nadzieję, że AISkin zostanie zintegrowany z miękkimi robotami w celu pomiaru danych, takich jak temperatura żywności lub ciśnienie wymagane do obsługi określonych obiektów.

Laboratorium będzie teraz pracować nad udoskonaleniem AISkin i zmniejszeniem rozmiaru czujników. Będą dodane możliwości biosensoryczne, które pozwolą na pomiar biomolekuł w płynach ustrojowych.

“Jeśli będziemy kontynuować tę pracę, to mogłoby to być coś, co będziemy nosić jak ‘inteligentny bandaż'”, mówi Liu. “Gojenie ran wymaga przewiewności, równowagi wilgotności – skóra jonowa wydaje się naturalnym następnym krokiem”.