Чутливі до шкіри сенсори допомагають розвивати штучну іонну шкіру

Група дослідників з Університету Торонто розробили надзвичайно розтяжні, прозорі та самозасоблювані сенсори, які допоможуть розвинути штучну іонну шкіру. Цей сенсор здатний реєструвати складні відчуття людської шкіри, що було одним з великих бар’єрів для розробки штучної шкіри, подібної до справжньої.

Нову технологію називають AISkin, і дослідники вважають, що ця нова технологія буде важлива у сфері носимих електронних пристроїв, персонального догляду за здоров’ям та робототехніки.

Лабораторія професора Сінью Лю працює над проривними областями іонної шкіри та м’якої робототехніки.

“Оскільки це гідрогель, воно недороге і біосумісне – ви можете нанести його на шкіру без жодних токсичних ефектів. Воно також дуже липке і не спадає, тому є багато напрямків для цього матеріалу”, – говорить професор Лю.

AISkin липкий і складається з двох протилежно заряджених листків розтяжних речовин. Ці речовини відомі як гідрогелі. Дослідники накладають негативні та позитивні іони, щоб створити “чутливий з’єднання” на поверхні гелю.

Чутливе з’єднання працює, коли AISkin піддається деформації, вологи або зміні температури, що викликають контрольовані рухи іонів через нього. Ці рухи можна виміряти як електричні сигнали, такі як напруга або струм.

“Якщо ви подивитесь на людську шкіру, як ми відчуваємо тепло або тиск, наші нейронні клітини передають інформацію через іони – це насправді не так khác від нашої штучної шкіри”, – говорить Лю.

AISkin є як міцним, так і розтяжним.

Біньбінь Їн – відвідувач кандидата наук з університету Макгілла, і він очолює проєкт у лабораторії Лю.

За словами Їна, “Наша людська шкіра може розтягуватися приблизно на 50 відсотків, але наша AISkin може розтягуватися до 400 відсотків своєї довжини без розриву”.

Дослідники опублікували свої результати у виданні Materials Horizons.

Нова AISkin може привести до розробки певних технологій, таких як шкіро-подібні фітнес-трекери, які можуть вимірювати кілька параметрів тіла. Інші технології включають липкий сенсорний екран, який може приклеїтися до поверхні вашої руки.

“Це може працювати для спортсменів, які хочуть виміряти інтенсивність своєї тренування, або це може бути носимий сенсорний екран для гри”, – говорить Лю.

Ця технологія також може вимірювати прогрес у реабілітації м’язів.

“Якщо ви нанесете цей матеріал на рукавичку пацієнта, який реабілітує свою руку, наприклад, медичні працівники зможуть контролювати рухи його пальців”, – говорить Лю.

Ця технологія також може відігравати роль у сфері м’якої робототехніки, або гнучких роботів, виготовлених з полімерів. Одним з її застосувань можуть бути м’які роботизовані захватні пристрої, які обробляють деликатні об’єкти на заводах.

Дослідники сподіваються, що AISkin буде інтегрований у м’яких роботах для вимірювання даних, таких як температура їжі або тиск, необхідний для обробки певних об’єктів.

Лабораторія тепер працює над вдосконаленням AISkin і зменшенням розміру сенсорів. Біочутливі можливості будуть додані до матеріалу, що дозволить йому вимірювати біомолекули у рідинах тіла.

“Якщо ми进一步 розширимо цю дослідження, це може бути щось, що ми надінемо, як ‘розумну пов’язку’,” – говорить Лю. “Лікування ран đòiає дихання, баланс вологи – іонна шкіра здається наступним логічним кроком”.