تولید پوست هوشمند مصنوعی چندحسی

گروهی از محققان دانشگاه صنعتی گراتس اتریش، پوستی هوشمند با شباهت بسیار به پوست انسان توسعه داده‌اند که فشار، دما و رطوبت را حس کرده و همزمان سیگنال‌های الکترونیکی تولید می‌کند. دستاوردی که ساخت ربات‌های حس‌دار یا جایگزین‌های هوشمند را بیش از قبل ممکن می‌سازد.

کد خبر: ۴۳۸۱۷۵

تاریخ: ۳۰ ارديبهشت ۱۴۰۱ - ۱۱:۴۲

به گزارش گروه علم و آموزش ایران اکونومیست از پایگاه اطلاع‌رسانی ساینس دیلی، پوست گسترده‌ترین عضو بدن و پوشش نگهدارنده انسان است. پوست حس هایی مانند میزان رطوبت، دما و فشار را به مغز منتقل می کند. آنا ماریا کوکلیت و گروه همکارانش در موسسه فیزیک جامد وابسته به دانشگاه صنعتی گراتس در اتریش با موفقیت توانسته‌اند پوست هوشمند با قابلیت تشخیص سه حس را برای نسل بعدی پوست های مصنوعی و الکترونیک با استفاده از روشی، توسعه خلاق و جدید دهند.

این محققان تقریبا ۶ سال روی توسعه پوست هوشمند کار کردند. این ماده ترکیبی با داشتن 2 هزار حسگر در هر میلی‌مترمربع حتی از اثر انگشت انسان نیز حساس‌تر است. هر کدام از این حسگرها شامل ترکیبی منحصر به فرد از مواد است؛ پلیمر هوشمند به شکل یک هیدروژل داخل حسگر و پوسته ای از فیزوالکتریک اکسید روی.

کوکلیت توضیح می‌دهد: هیدروژل می تواند آب را جذب کند؛ بنابراین با تغییر در دما و رطوبت هوا بزرگ تر می شود، بعد به پوسته بیرونی فیزوالکتریک فشار می‌آورد که با سیگنال الکترونیکی به این وضعیت و دیگر فشارهای مکانیکی واکنش نشان می دهد.

نتیجه تحقیقات این گروه از محققان تولید ماده ای بسیار باریک و صاف است که با قدرت تفکیک‌پذیری بسیار بالای مکانی، همزمان به فشار، رطوبت و دما با ارسال پیام الکترونیکی واکنش نشان می دهد.

آنا ماریا کوکلیت پژوهشگر دانشگاه گراتس

کوکلیت می گوید: اولین پوست مصنوعی به اندازه ۶ میکرومتر (یک میکرومتر معادل ۱۰۰۰ نانومتری) است ولی حتی می‌توان آن را بعد از تحقیقات بعدی نازک تر هم ساخت. پوست انسانی در مقایسه با این پوست، از سه صدم درصد تا ۲ میلی‌متر ضخامت دارد و چیزهایی را با حجم یک میلی‌مترمربع می تواند حس کند. پوست هوشمند قدرت تفکیک‌پذیری دارد که یک هزار برابر کوچک تر است و می تواند اشیایی مانند میکروارگانیسم ها را حس کند که برای پوست انسانی بسیار کوچک هستند.

برای ساخت پوست هوشمند با روشی منحصر به فرد، محققان سه روش شناخته شده از شیمی‌فیزیک شامل لایه‌نشانی بخار شیمیایی برای ماده هیدروژل، لایه‌نشانی اتمی برای اکسید روی و چاپ نانولیتوگرافی برای آماده‌سازی صفحه پلیمر را با هم ترکیب کردند. آماده سازی لیتوگرافی صفحه پلیمر مسوولیت این گروه محققان بود و بخش ساختاربندی و الکترونیکی را دو گروه دیگر انجام دادند.

بر اساس این خبر که گزارش کاملی از آن در نشریه فناوری‌های مواد پیشرفته منتشر شده است؛ توسعه این پوست هوشمند اکنون افق های جدیدی را روی ساخت مواد دوگانه پوست‌مانند گشوده است. برای نمونه در بخش سلامت مواد حسگر می توانند میکروارگانیسم ها را تشخیص و نشان دهند. همچنین امکان ساخت پروتزهایی وجود دارد که اطلاعات دما و رطوبت را ارائه می دهند یا ربات هایی که می توانند محیط را با دقت بیشتری حس کنند و گزارش دهند.