Кожеподобные датчики помогают продвинуть искусственную ионную кожу

Группа исследователей из Университета Торонто разработала сверхэластичные, прозрачные и самопитаемые датчики, которые помогут продвинуть искусственную ионную кожу. Датчик может записывать сложные ощущения человеческой кожи, что было одним из больших барьеров для разработки искусственной кожи, подобной настоящей.

Новая технология называется AISkin, и исследователи считают, что новая технология будет важна в носимой электронике, личном здравоохранении и робототехнике.

Лаборатория профессора Синью Лю работает над прорывными областями ионной кожи и мягкой робототехники.

«Поскольку это гидрогель, оно недорого и биосовместимо — вы можете нанести его на кожу без каких-либо токсических эффектов. Оно также очень липкое и не отваливается, поэтому есть много путей для этого материала», — говорит профессор Лю.

AISkin липкий и состоит из двух противоположно заряженных листов растяжимых веществ. Эти вещества известны как гидрогели. Исследователи наложили отрицательные и положительные ионы, чтобы создать «чувствительный узел» на поверхности геля.

Чувствительный узел работает, когда AISkin подвергается деформации, влажности или изменениям температуры, что вызывает контролируемые движения ионов через него. Эти движения можно измерить как электрические сигналы, такие как напряжение или ток.

«Если вы посмотрите на человеческую кожу, как мы чувствуем тепло или давление, наши нервные клетки передают информацию через ионы — это действительно не так khác от нашей искусственной кожи», — говорит Лю.

AISkin одновременно прочный и растяжимый.

Бинбин Ин — посещающий аспирант из Университета Макгилла, и он ведет проект в лаборатории Лю.

По словам Инга, «Наша человеческая кожа может растянуться примерно на 50 процентов, но наша AISkin может растянуться до 400 процентов от своей длины без разрыва».

Исследователи опубликовали свои результаты в Materials Horizons.

Новая AISkin может привести к разработке определенных технологий, таких как кожеподобные фитнес-трекеры, которые могут измерять несколько параметров тела. Другие технологии включают липкий сенсорный экран, который может приклеиться к поверхности вашей руки.

«Она могла бы работать для спортсменов, которые хотят измерить интенсивность своей тренировки, или это могла бы быть носимый сенсорный экран для игр», — говорит Лю.

Технология также может измерить прогресс, достигнутый в реабилитации мышц.

«Если вы положите этот материал на перчатку пациента, реабилитирующего свою руку, например, медицинские работники смогут контролировать движения его пальцев», — говорит Лю.

Технология также может сыграть роль в области мягкой робототехники или гибких роботов, сделанных из полимеров. Одним из возможных применений могут быть мягкие роботизированные захваты, которые обрабатывают хрупкие объекты на фабриках.

Исследователи надеются, что AISkin будет интегрирована в мягких роботах, чтобы измерить данные, такие как температура пищи или давление, необходимое для обработки определенных объектов.

Лаборатория теперь будет работать над улучшением AISkin и уменьшением размера датчиков. Биочувствительные возможности будут добавлены к материалу, что позволит ему измерять биомолекулы в жидкостях организма.

«Если мы еще больше продвинем это исследование, это может быть что-то, что мы наденем, как «умную повязку», — говорит Лю. — «Заживление ран требует дышимости, баланса влаги — ионная кожа кажется естественным следующим шагом».