Розумна шкіра. Вчені створили шкірний покрив, який вміє відчувати

Вчені створили "розумну" шкіру, яка має сенсорні можливості справжньої людської шкіри. Про це повідомляє SciTechDaily.

Нова "розумна" шкіра складається з біосумісних гнучких гідрогелів, де використовують іони для перенесення електричного заряду. На відміну від іншої "розумної" шкіри, зробленої з пластику і металів, гідрогелі мають таку ж м'якість, як і людська шкіра. Це дає приємніші відчуття у використанні протезів або дотику до роботів.

Спочатку вчені знали, що гідрогелі, що використовують в "розумній" шкірі, можуть генерувати напругу під час дотику, але сам процес залишався недостатньо вивченим. Це питання розв'язала команда вчених з Університету Британської Колумбії.

"Гідрогелеві датчики працюють так: вони виробляють напругу і струми у відповідь на такі подразники, як тиск або дотик, що ми називаємо п'єзоіонним ефектом. Але досі ми не могли точно сказати, як створюється ця напруга", — говорить провідний автор дослідження Юта Добаші.

Для того, щоб розібратися в суті питання, Добаші створив гідрогелеві рецептори, які містили солі з позитивними та негативними іонами різного розміру. Він та команда співробітників університету застосували магнітні поля, щоб відстежити, як рухаються іони, коли на датчик чинять тиск.

"Коли на гель чинять тиск, він розподіляє іони в рідині з різною швидкістю, створюючи електричний сигнал. Позитивно заряджені іони, які зазвичай мають менший розмір, рухаються швидше, ніж великі негативно заряджені іони. Так іони розподіляються нерівномірно, що створює електричне поле, яке, зі свого боку, забезпечує роботу п'єзоіонного датчика", — пояснює автор дослідження.

За словами вчених, вони отримали нове підтвердження того, що гідрогелі працюють так само як людська шкіра, яка може відчувати тиск внаслідок руху іонів.

"Ми можемо створити датчики, які взаємодіятимуть безпосередньо з клітинами та нервовою системою, оскільки напруга, струми та час відповіді в іонної шкіри такі ж, як і на клітинних мембранах. Коли ми підключаємо наш датчик до нерва, він генерує сигнал у ньому. Останній активізує скорочення м'язів", — каже професор електротехніки та обчислювальної техніки з Університету Британської Колумбії Джон Медден.

За його словами, іонізованою шкірою можуть оснастити протези рук. Шкіра спроможна сприймати об'єкти через дотик, передавати інформацію через нерви в мозок, який активізовуватиме мотори в протезі, необхідні для утримання того чи іншого предмета.

Також м'який гідрогель можна використовувати для створення датчиків, що відстежуватимуть показники життєвих показників пацієнтів. Такі пристрої будуть майже непомітні та невідчутні на шкірі.