Naukowcy z Uniwersytetu Donghua w Chinach i Jülich Center for Neutron Science (JCNS) w Niemczech
W ostatnich latach robotyka z całego światastarają się tworzyć sztuczne układy przypominające części ludzkiego ciała i odtwarzające ich funkcje. Należą do nich sztuczna skóra – warstwa ochronna, która poprawi również zdolności sensoryczne robotów.
„Jak wiemy, skóra jest najważniejszaorgan ludzkiego ciała, który działa jako warstwa ochronna i interfejs sensoryczny, dzięki czemu nasze ciało jest zdrowe i responsywne” – powiedział TechXplore Shentong Sun, jeden z autorów badania. „Wraz z szybkim rozwojem sztucznej inteligencji i miękkiej robotyki inżynierowie starają się pokryć humanoidalne roboty sztuczną skórą, która odtwarza wszystkie mechaniczne i sensoryczne właściwości człowieka, aby tak samo jak my postrzegały stale zmieniające się środowisko zewnętrzne”.
Ponieważ ludzka skóra jestbardzo złożony system, bardzo trudno jest odtworzyć wszystkie jego funkcje. Na przykład ludzka skóra może wykrywać różne zmiany środowiskowe, w tym ciśnienie, deformację powierzchni i wahania temperatury, po prostu wychwytując sygnały elektroniczne oparte na jonach.
Samoregenerująca hybrydowa skóra jonowa o strukturze nanowłókien oparta na biotechnologii prawdziwej ludzkiej skóry. Zdjęcie: Wang i in.
Zainspirowany naturalną strukturą skóryczłowieku, inżynierowie stworzyli sztuczny znacznik oparty na samoregenerującym się nanotagu i matrycy jonowej. Odtwarzają funkcje odpowiednio kolagenu i elastyny (białka tkanki łącznej). Rezultatem jest materiał, który jest miękki, ale po rozciągnięciu staje się twardy. Ta właściwość jest znana jako sztywność odkształcenia. Ponadto nowa sztuczna skóra samoleczy się po uszkodzeniu, jest odporna na zmęczenie i szybko reaguje na odkształcenia kształtu, co jest szczególnie ważne w zastosowaniach sensorycznych.
Zainspirowany naprawialnymi nanowłókienkamistruktury skóry, inżynierowie stworzyli sztuczną skórę jonową poprzez włączenie samonaprawiającego się elastycznego rusztowania nanosiatkowego do innej samonaprawiającej się miękkiej matrycy jonowej. Nanotag uzyskano w wyniku elektroprzędzenia syntetycznego poliuretanu, który ulega samoregeneracji dzięki wymianie wiązań dwusiarczkowych w temperaturze pokojowej. Matrycę jonową przygotowano przez odparowanie wodnego roztworu kwasu poliakryloamidowo-akrylowego, kwasu hialuronowego i CaCl2 (chlorek wapnia).
Eksperymenty wykazały, że nawet 10 000 cykli rozciągania nie uszkadza skóry. Obliczony próg zmęczenia hybrydowej skóry jonowej jest prawie dwukrotnie wyższy niż w przypadku ludzkich mięśni.
Czytaj więcej:
NASA ujawnia, jak wygląda przyszłość Układu Słonecznego
Fizycy schłodzili atomy do rekordowych temperatur. Są miliard razy zimniejsze niż przestrzeń kosmiczna.
Naukowcy wyjaśniają, dlaczego Indie i Azja zderzyły się bardzo szybko
Zdjęcie na okładce: Kai Jacobson/UBC Wydział Nauk Stosowanych, z innego badania skóry jonowej