Araştırmacılar Cephalopod Esinlenen Yapay Deri Oluşturdular

Penn State’teki mühendisler ekibi, doğanın en ilginç cephalopodlarının, yani ahtapotların, kalamarların ve mürekkep balıklarının derisinin özelliklerini kullanarak esnek ve akıllı yapay deri oluşturdular. Yapay deri, cephalopod derisinin esnekliğini ve nörolojik fonksiyonlarını taklit ediyor ve neurorobotik, deri protezleri, yapay organlar ve daha birçok uygulama için kullanılabiliyor.

Araştırma, Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri‘nde yayımlandı. Ekibe Cunjiang Yu, Dorothy Quiggle Kariyer Geliştirme Mühendislik ve Biyomedikal Mühendislik Profesörü liderlik etti.

Cephalopod Derisini Yeniden Oluşturmak

Cephalopod derisi, genişlemeye, daralmaya, bükülmeye ve burkulmaya dayanabilen bir yumuşak organdır. Ayrıca, ışığı algılayabilen, tepki verebilen ve hava koşullarına göre kendini kamufle edebilen bilişsel algı ve tepki fonksiyonlarına sahiptir.

Bu tür yapay deriler tamamen yeni değil ve benzer fiziksel ve bilişsel yeteneklere sahip önceki sürümleri vardır. Ancak, Yu’ya göre, none aynı anda hem esneklik hem de zeka sergileyebiliyor, ki bu, gelişmiş, yapay olarak zeki biyoelektrik deri cihazları için gerekli.

“Son yıllarda several yapay kamuflaj deri cihazları geliştirildi, ancak bunlar kritik olmayan merkezileşmiş nöromorfik işleme ve bilişsel yeteneklere sahip değil ve bu yeteneklere sahip malzemeler dayanıklı mekanik özelliklere sahip değil” dedi Yu. “Son zamanlarda geliştirdiğimiz yumuşak sinaptik cihazlar, beyin esinlenen hesaplama ve yapay sinir sistemleri gerçekleştirdi ve bunlar dokunma ve ışığa duyarlı ve biaxial olarak gerildiğinde bu nöromorfik fonksiyonları koruyor.”

Akıllılık ve Esneklik Sağlamak

Araştırmacılar, aynı anda hem akıllılık hem de esneklik elde etmeye çalıştılar ve bunu, tamamen elastomerik malzemelerden yapılmış sinaptik transistörler oluşturarak başardılar. Kauçuk yarı iletkenler, kritik mesajları birbirlerine gönderir ve nöral bağlantılar gibi çalışır. Sistemdeki fiziksel değişikliklerden etkilenmezler.

Yu, bu tür bir deri cihazı oluşturmanın anahtarının, her bileşen için elastomerik kauçuk malzemeler kullanmak olduğunu söyledi. Bu, cihazın başarılı bir şekilde nörolojik sinaptik davranışlar sergilemesini ve bunları korumasını sağladı. Görüntü algılama ve hafıza gibi davranışları, gerildiğinde, büküldüğünde ve dürtüldüğünde bile sergileyebildi.

“Akıllı deri cihazlarının son zamanlardaki artışıyla, bu cihazlara nöromorfik fonksiyonlar eklemek, daha güçlü biyomimetiklere doğru bir gelecek yönünü açıyor” dedi Yu. “Akıllı deri cihazlarına bilişsel fonksiyonlar eklemek için bu metodoloji, nöromorfik hesaplama giyilebilir cihazlar, yapay organlar, yumuşak neurorobotik ve deri protezleri için gelecek nesil akıllı sistemlere kadar birçok alana genişletilebilir.”

Araştırmaya, Hyunseok Shim, Seonmin Jang ve Shubham Patel, Penn State Mühendislik Bilimi ve Mekanik Bölümü; Anish Thukral ve Bin Kan, Houston Üniversitesi Mekanik Mühendisliği Bölümü; Seongsik Jeong, Hyeson Jo ve Hai-Jin Kim, Gyeongsang Ulusal Üniversitesi Mekanik ve Havacılık Mühendisliği Okulu; Guodan Wei, Tsinghua-Berkeley Shenzhen Enstitüsü; ve Wei Lan, Lanzhou Üniversitesi Fizik Bilimi ve Teknoloji Okulu’ndan araştırmacılar da katıldı.