Senzori cu aspect de piele ajută la dezvoltarea pielii ionice artificiale

Un grup de cercetători de la Universitatea din Toronto au dezvoltat senzori super-elastic, transparent și auto-alimentați care vor ajuta la dezvoltarea pielii ionice artificiale. Senzorul este capabil să înregistreze senzațiile complexe ale pielii umane, ceea ce a fost una dintre principalele bariere în dezvoltarea pielii artificiale similare cu cea reală.

Noua tehnologie este numită AISkin, iar cercetătorii cred că noua tehnologie va fi importantă în electronica purtabilă, îngrijirea personală a sănătății și robotică.

Laboratorul profesorului Xinyu Liu lucrează la domeniile deosebite ale pielii ionice și roboticii moi.

“Deoarece este hidrogel, este ieftin și biocompatibil — puteți pune pe piele fără efecte toxice. Este, de asemenea, foarte adeziv și nu cade, deci există multe posibilități pentru acest material”, conform profesorului Liu.

AISkin este adeziv și constă din două foi opuse de substanțe elastice. Aceste substanțe sunt cunoscute sub numele de hidrogeluri. Cercetătorii suprapun ioni negativi și pozitivi pentru a crea o “joncțiune de detectare” pe suprafața gelului.

Joncțiunea de detectare funcționează atunci când AISkin este supus la tensiune, umiditate sau schimbări de temperatură, ceea ce provoacă mișcări controlate de ioni de-a lungul acesteia. Acestea pot fi apoi măsurate ca semnale electrice, cum ar fi tensiunea sau curentul.

“Dacă priviți pielea umană, cum simțim căldură sau presiune, celulele noastre neuronale transmit informații prin ioni — nu este atât de diferit de pielea noastră artificială”, spune Liu.

AISkin este atât rezistent, cât și elastic.

Binbin Ying este un candidat PhD vizitator de la Universitatea McGill și conduce proiectul în laboratorul lui Liu.

Conform lui Ying, “Pielea noastră umană se poate întinde cu aproximativ 50%, dar AISkin nostru se poate întinde până la 400% din lungimea sa fără a se rupe”.

Cercetătorii și-au publicat rezultatele în Materials Horizons.

Noul AISkin poate conduce la dezvoltarea unor tehnologii, cum ar fi Fitbit-uri cu aspect de piele care pot măsura multiple parametri ai corpului. Alte tehnologii includ o tastatură adezivă care se poate lipi pe suprafața mâinii.

“Ar putea funcționa pentru sportivi care doresc să măsoare intensitatea antrenamentului sau ar putea fi o tastatură purtabilă pentru a juca jocuri”, conform lui Liu.

Tehnologia poate măsura, de asemenea, progresul realizat în reabilitarea musculară.

“Dacă ați pune acest material pe o mănușă a unui pacient care se recuperează mâna, de exemplu, lucrătorii din domeniul sănătății ar putea monitoriza mișcările de îndoire a degetelor”, spune Liu.

Tehnologia poate juca, de asemenea, un rol în domeniul roboticii moi, sau a roboților flexibili fabricați din polimeri. Una dintre utilizări ar putea fi cu roboți moi care manipulează obiecte delicate în fabrici.

Cercetătorii speră că AISkin va fi integrat pe roboți moi pentru a măsura date, cum ar fi temperatura alimentelor sau presiunea necesară pentru a manipula anumite obiecte.

Laboratorul va lucra acum la dezvoltarea AISkin și la reducerea dimensiunii senzorilor. Capabilitățile de biosenzare vor fi adăugate la material, ceea ce va permite măsurarea biomoleculelor din lichidele corporale.

“Dacă vom dezvolta în continuare această cercetare, acesta ar putea fi ceva pe care îl purtăm ca o ‘bandaj inteligent'”, spune Liu. “Vindecarea rănilor necesită respirabilitate, echilibru de umiditate — pielea ionică pare a fi următorul pas firesc”.