ابداع نوعی پوست الکترونیکی کشش‌پذیر با قابلیت‌های پوست انسان

ابداع نوعی پوست الکترونیکی کشش‌پذیر با قابلیت‌های پوست انسان

زمان انتشار : ۱۳۹۹/۰۹/۰۹ - ۱۵:۱۱

این پژوهش، در مجله “Science Advances” به چاپ رسید.

پوست‌های الکترونیکی که قابلیت‌های پوست انسان را دارند، روزی می‌توانند کاربردهای بسیار گسترده‌ای در حوزه‌های پزشکی و فناوری داشته باشند.

به گزارش اخبار خوب به نقل از ایسنا و به نقل از لایف‌بوت، ماده‌ای که از نظر قدرت، کشش‌پذیری و حساسیت به پوست انسان شباهت دارد، می‌تواند به جمع‌آوری داده‌های بیولوژیکی در زمان واقعی کمک کند. پوست الکترونیکی می‌تواند نقش مهمی را در ارائه نسل بعدی پروتزها، داروهای شخصی‌سازی شده، ربات‌های نرم و هوش مصنوعی بر عهده داشته باشد.

“ییچن کای”(Yichen Cai)، پژوهشگر “دانشگاه علم و فناوری ملک‌ عبدالله”(KAUST) گفت: یک پوست الکترونیکی ایده‌آل می‌تواند بسیاری از عملکردهای پوست انسان مانند حس کردن دما و لامسه را با دقت و در زمان واقعی تقلید کند. در هر حال، ساخت تجهیزات الکترونیکی مناسب و انعطاف‌پذیر که از عهده چنین وظایف پیچیده‌ای برآیند، چالش‌برانگیز است و و هر ماده‌ای که مورد استفاده قرار می‌گیرد، باید به دقت مهندسی شود.

بیشتر پوست‌های الکترونیکی، با گذاشتن لایه‌ای از نانومواد فعال روی یک سطح کشش‌پذیر ساخته می‌شوند که به پوست انسان می‌چسبد اما اتصال این لایه‌ها به یکدیگر اغلب بیش از حد ضعیف است و به کاهش دوام و حساسیت مواد منجر می‌شود. از سوی دیگر، اگر این اتصال بیش از حد قوی باشد، انعطاف‌پذیری آن محدود می‌شود و به شکستگی آن می‌انجامد.

کای ادامه داد: چشم‌انداز تجهیزات الکترونیکی پوست، با سرعت در حال تغییر است. ظهور حسگرهای دوبعدی، سرعت تلاش را برای تبدیل این مواد قوی و نازک به پوست‌های مصنوعی بادوام افزایش می‌دهد.

کای و گروهش، یک هیدروژل که با نانوذرات سیلیکا تقویت شده مورد استفاده قرار دادند و همچنین ترکیبات موسوم به “MXenes” را به عنوان لایه حساس به کار گرفتند و آنها را با کمک نانوسیم‌های رسانا به هم متصل کردند.

“جی شن”(Jie Shen)، از پژوهشگران این پروژه گفت: ۷۰ درصد از هیدروژل‌ها را آب تشکیل می‌دهد و موجب می‌شود که با بافت‌های پوست انسان، سازگاری زیادی داشته باشند.

پژوهشگران با کشیدن هیدروژل در همه جهات، به کار گرفتن لایه‌ای از نانوسیم‌ها و سپس کنترل دقیق رهاسازی آن، مسیرهایی را برای لایه‌ حسگر ایجاد کردند تا حتی هنگامی که مواد تا ۲۸ برابر اندازه اصلی خود کشیده می‌شوند، سالم باقی بماند.

نخستین نمونه پوست الکترونیکی توانست اجسام را از فاصله ۲۰ سانتی‌متری احساس کند و به محرک‌ها در کمتر از یک دهم ثانیه پاسخ دهد. هنگامی که این پوست الکترونیکی به عنوان یک حسگر فشار مورد استفاده قرار گرفت، توانست دستخط نوشته شده روی آن را نیز تشخیص دهد. این پوست الکترونیکی پس از پنج هزار بار تغییر شکل توانست به خوبی کار کند و هر بار پس از ربع ثانیه بهبود یابد. شن افزود: این یک موفقیت چشمگیر برای پوست الکترونیکی به شمار می‌رود تا بتواند از کشش و بهبود سریع پوست انسان تقلید کند.

پوست الکترونیکی می‌تواند طیف وسیعی از اطلاعات بیولوژیکی مانند تغییرات فشار خون را که از ارتعاشات رگ‌ها، حرکات اندام و مفاصل بزرگ قابل تشخیص است، مورد بررسی قراردهد. این داده‌ها را می‌توان از طریق Wi-Fi در فضای ابری به اشتراک گذاشت و ذخیره کرد.

“وینسنت تونگ”(Vincent Tung)، از پژوهشگران این پروژه گفت: یکی از موانعی که بر سر راه استفاده گسترده از پوست‌های الکترونیکی قرار دارد، افزایش مقیاس حسگرهایی است که وضوح بالایی دارند اما ساخت مواد افزودنی با کمک لیزر، امید جدیدی در این زمینه به شمار می‌رود.

وی افزود: ما آینده‌ای فراتر از زیست‌شناسی را برای این فناوری در نظر داریم.