Tutkijat Donghuan yliopistosta Kiinasta ja Jülich Center for Neutron Science -keskuksesta (JCNS) Saksasta.
Viime vuosina robotiikkaa ympäri maailmaayrittävät luoda keinotekoisia järjestelmiä, jotka muistuttavat ihmiskehon osia ja toistavat niiden toimintoja. Näitä ovat muun muassa keinoiho - suojakerros, joka myös parantaa robottien aistikykyä.
"Kuten tiedämme, iho on suurinihmiskehon elin, joka toimii suojaavana kerroksena ja aistinvaraisena rajapinnana pitääkseen kehomme terveenä ja reagoivana", Shentong Sun, yksi tutkimuksen tekijöistä, kertoi TechXplorelle. "Tekoälyn ja pehmeän robotiikan nopean kehityksen myötä insinöörit yrittävät peittää humanoidirobotit keinonaholla, joka toistaa kaikki ihmisen mekaaniset ja aistilliset ominaisuudet, jotta he havaitsevat jatkuvasti muuttuvan ulkoisen ympäristön, aivan kuten mekin."
Koska ihmisen iho onerittäin monimutkainen järjestelmä, sen kaikkia toimintoja on erittäin vaikea jäljitellä. Esimerkiksi ihmisen iho voi aistia erilaisia ympäristön muutoksia, kuten painetta, pinnan muodonmuutoksia ja lämpötilan vaihteluita, yksinkertaisesti poimimalla ionipohjaisia elektronisia signaaleja.
Itseparantuva hybridi-ioninen iho nanokuiturakenteella, joka perustuu aidon ihmisihon bioteknologiaan. Kuva: Wang et al.
Inspiroitunut ihon luonnollisesta rakenteestamies, insinöörit ovat luoneet keinotekoisen, joka perustuu itsestään paranevaan nanotunnisteeseen ja ionimatriisiin. Ne toistavat kollageenin ja elastiinin (sidekudosproteiinin) toiminnot. Tuloksena on materiaali, joka on pehmeää, mutta muuttuu kovemmaksi venyessään. Tämä ominaisuus tunnetaan venymäjäykkyydeksi. Lisäksi uusi keinonahka paranee itsestään vaurioiden jälkeen, kestää väsymystä ja reagoi nopeasti muodonmuutoksiin, mikä on erityisen tärkeää sensorisissa sovelluksissa.
Inspiroitunut korjattavasta nanokuidustaihon rakenteen vuoksi insinöörit loivat keinotekoisen ionisen ihon sisällyttämällä itseparantuvan elastisen nanomesh-telineen toiseen itsekorjautuvaan pehmeään ionimatriisiin. Nanotunniste saatiin sähkökehräyksellä synteettistä polyuretaania, joka paranee itsestään johtuen disulfidisidosten vaihdosta huoneenlämpötilassa. Ionimainen matriisi valmistettiin haihduttamalla polyakryyliamidi-akryylihapon, hyaluronihapon ja CaCl2:n (kalsiumkloridi) vesiliuos.
Kokeet ovat osoittaneet, että jopa 10 000 venytyssykliä ei vahingoittanut ihoa. Hybridiionisen ihon laskettu väsymyskynnys on lähes kaksi kertaa suurempi kuin ihmisen lihasten.
Lue lisää:
NASA paljastaa, miltä aurinkokunnan tulevaisuus näyttää
Fyysikot ovat jäähdyttäneet atomeja ennätyslämpötiloihin. Ne ovat miljardi kertaa kylmempiä kuin avaruus.
Tutkijat selittävät, miksi Intia ja Aasia törmäsivät hyvin nopeasti
Kansikuva: Kai Jacobson / UBC:n ammattitieteellinen tiedekunta, toisesta ioni-ihotutkimuksesta