Умная кожа. Ученые создали кожный покров, который умеет чувствовать
Ионная кожа работает по такому же принципу, как и настоящая человеческая кожа.
Ученые создали "умную" кожу, которая обладает сенсорными возможностями настоящей человеческой кожи. Об этом сообщает SciTechDaily.
Новая "умная" кожа состоит из биосовместимых гибких гидрогелей, где используются ионы для переноса электрического заряда. В отличие от другой "умной" кожи, сделанной из пластика и металлов, гидрогели обладают такой же мягкостью, как и человеческая кожа. Это дает более приятные ощущения в использовании протезов или прикосновениях к роботам.
Изначально, ученые знали, что гидрогели, используемые в "умной" коже, могут генерировать напряжение при прикосновении, но сам процесс оставался недостаточно изученным. Этот вопрос решила команда ученых из Университета Британской Колумбии.
"Гидрогелевые датчики работают следующим образом: они производят напряжение и токи в ответ на такие раздражители, как давление или прикосновение, то что мы называем пьезоионным эффектом. Но до сих пор мы не могли точно сказать, как создаются эти напряжения", – говорит ведущий автор исследования Юта Добаши.
Для того, чтобы разобраться в сути вопроса, Добаши создал гидрогелевые сенсоры, которая содержали соли с положительными и отрицательными ионами разного размера. Он и команда сотрудников университета применили магнитные поля, чтобы отследить, как двигаются ионы, когда на датчик оказывают давление.
"Когда на гель оказывают давление, оно распределяет ионы в жидкости с разной скоростью, создавая электрический сигнал. Положительно заряженные ионы, которые обычно имеют меньший размер, движутся быстрее, чем крупные отрицательно заряженные ионы. Таким образом ионы распределяются неравномерно, что создает электрическое поле, которое в свою очередь, обеспечивает работу пьезоионного датчика", – объясняет автор исследования.
По словам ученых, они получили новое подтверждение тому, что гидрогели работают так же, как человеческая кожа, которая может ощущать давления за счет движения ионов.
"Мы можем создать датчики, которые будут взаимодействовать напрямую с клетками и нервной системой, поскольку напряжение, токи и время отклика у ионной кожи такое же, как и на клеточных мембранах. Когда мы подключаем наш датчик к нерву, он генерирует сигнал в нерве. Последний активирует сокращение мышц", – говорит профессор электротехники и вычислительной техники из Университета Британской Колумбии Джон Мэдден.
По его словам, ионизированной кожей могут оснащаться протезы рук. Кожа будет способна воспринимать объекты через прикосновение, передавать информацию через нервы в мозг, который будет активировать моторы в протезе, необходимые для удержания того или иного предмета.
Также мягкий гидрогель можно использовать для создания датчиков, отслеживающих жизненные показатели пациентов. Подобные устройства будут почти незаметны и неощутимы на коже.