Чутлива розтягується киберкожа вже реальність, наукові досягнення, практика

Електронна шкіра, що володіє надчутливістю, розроблена изобретательницей дружина Бао з Стенфордського університету, стала ще більш досконалий. Вчений продемонструвала нові можливості свого винаходу, які включають в себе не тільки фіксацію дуже легкого дотику, але і здатність ідентифікувати біологічні і хімічні молекули. Тепер чудо-шкіра здатна отримувати енергію від новітніх еластичних фотоелементів, які їй же і були розроблені. Цей винахід може ефективно застосовуватися в одязі, протезах і роботах, що робить його досить перспективним.

Сама винахідниця зі Стенфорда, дружина Бао, націлена на створення «супер шкіри». Їй вже був розроблений гнучкий сенсор настільки чутливий, що вловлює навіть дотик лапок мухи. В даний час дружина працює над можливістю ідентифікації різних видів молекул і речовин.

Крім іншого, така електронна шкіра буде здатна забезпечити саму себе енергією, що стало можливим завдяки використанню полімерних фотоелементів для генерування електроенергії. Нові фотоелементи мають не тільки підвищену гнучкість, але і здатні розтягуватися до тридцяти відсотків від нормального розміру, після чого повертаються в початковий стан без втрат енергії і будь-яких пошкоджень.

Гнучкий транзистор, виконаний з полімерних матеріалів і вуглецю, є основою високотехнологічної електронної шкіри. Транзистор в свою чергу містить дуже еластичний тонкий шар гуми, який впресовано в решітку з крихітних перевернутих пірамід, необхідний для розпізнавання торкань. Натискання зменшує товщину даного шару, внаслідок чого змінюється проходження електроструму в транзисторі. Залежно від необхідного рівня чутливості в конструкції розташовується від декількох десятої частини мільйона до двадцяти п'яти мільйонів крихітних пірамід на квадратний сантиметр.

Для того, щоб ідентифікація певної біологічної молекули стала можливою, поверхня транзистора необхідно покрити іншою молекулою, з якої буде виробляти зв'язок першої молекули під час її безпосереднього контакту. Товщина покриває шару повинна скласти всього кілька нанометрів.

«В залежності від різновиду матеріалу, який ми кладемо на сенсор, і від зміни напівпровідників в транзисторі, можна налаштувати сенсор на розпізнавання хімічних або біологічних речовин», - пояснює Бао.

Група вчених провела успішну демонстрацію винаходи, провівши ідентифікацію певного типу молекули ДНК. Вони зараз працюють над розширенням можливостей ідентифікації білків, що має виявитися вельми корисним для цілей діагностування в медицині. За словами вченого, кожної хвороби присуши один або більше специфічних білків, які називаються біологічними маркерами. Легке розпізнавання даних білкових біомаркерів подарує можливість швидко діагностувати хворобу і призначати адекватне поточному стану пацієнта лікування. Використання цього підходу уможливить ідентифікацію сенсорами різних хімікатів. Налаштування характеристик структури транзистора дозволить високотехнологічної електронної шкірі ефективно розпізнавати хімічні сполуки в рідкому і парообразной середовищі.

Незалежно від того, що конкретно визначають сенсори, вони повинні здійснювати передачу електронних сигналів для передачі даних в центр обробки, яким може виступати як комп'ютер, так і людський мозок.

Якщо ж сенсори будуть працювати на енергії, одержуваної з фотоелементів, їм не знадобляться додаткові джерела живлення, і можна буде відмовитися від використання в цих цілей акумуляторних батарей і електромережі. Крім того, завдяки цій властивості сенсори стануть мобільнішими і легше, що в значній мірі дозволить розширити область їх застосування.

Доповідь дружина Бао про винайдених нею розтягуються фотоелементах незабаром з'явиться в наукових виданнях. У ньому детально описуються характеристики елемента, в тому числі і здатність до розтягування в одному напрям. Крім того, за заявою винахідниці, вже можливе створення такого фотоелемента, який би міг піддаватися розтягуванню під двома кутами. Завдяки хвилястою микроструктуре, що чимось нагадує акордеон, елементи здатні до подібних трансформацій. Рідкометалевий електрод робить можливим відмінною функціонування поверхні пристрою як в стислому, так і в розтягнутому стані.

Сама ж Бао переконана в тому, що її високотехнологічна електронна шкіра куди досконаліше, ніж мімічна шкіра людини. Це дозволить пристосуванням і роботом здійснювати дії, неможливі для людської шкіри.

Завдяки чутливим сенсорам, рука робота зможе при контакті розпізнавати різні рідини і ідентифікувати маркери і різні білки, що дозволить роботам точно визначати хвороба і поточний стан пацієнта. Крім того, такий робот з легкістю міг би визначити п'яний чоловік чи ні, лише потиснувши йому руку і проаналізувавши частинки поту.

Крім іншого, Бао вже придумала, як замінити матеріали, використовувані в прототипах пристрою на Біодеградуючі, що зробить суперкожу не тільки більш рухомий, а й екологічно чистою.