Jak działa elektroniczna skóra?

Inspirowana skórą i narządem czuciowym krokodyla, elektroniczna skóra, została stworzona przez naukowców z Korei Południowej. Wyniki badań zostały opublikowane w piśmie „Small”.

Elektroniczna skóra

.Jak wyjaśnia szef zespołu naukowców prof. Kilwon Cho, zastosowany w elektronicznej skórze wszechkierunkowy czujnik ciśnienia „skutecznie wykrywa nacisk nawet przy obciążeniu rozciągającym”. Może być on stosowany jako czujnik nacisku w protetyce, miękkiej robotyce czy w interfejsach człowiek-maszyna.

Rozwój sztucznej skóry, wyposażonej w liczne elektroniczne czujniki, jest niezbędny w wielu dziedzinach, np. rehabilitacji (protezy) czy robotyce. Jednym z kluczowych elementów tej technologii są rozciągliwe czujniki nacisku, które mogą wykrywać różne rodzaje dotyku i nacisku oraz być odporne na wiele cykli wytrzymałości zmęczeniowej.

Inspiracja skórą krokodyli

.Zespół południowokoreańskich naukowców z Pohang University of Science and Technology i University of Ulsan stworzył wszechkierunkowy rozciągliwy czujnik nacisku z mikrokopułami i pomarszczonymi powierzchniami. Inspiracją dla badaczy była skóra krokodyla i jej z unikalny narząd czuciowy.

Krokodyle mają niezwykłą zdolność wyczuwania małych fal wody i ruchów powietrza, przez co namierzają swoje ofiary. Jest to możliwe dzięki niezwykle wyrafinowanemu i wrażliwemu narządowi zmysłu znajdującemu się na ich skórze. Narząd ten składa się z półkulistych guzków czuciowych, które są ułożone w powtarzający się wzór z pomarszczonymi „zawiasami” między nimi. Kiedy krokodyl porusza swoim ciałem, zawiasy odkształcają się, podczas gdy część czuciowa pozostaje nienaruszona. Umożliwia to krokodylowi zachowanie wyjątkowego poziomu wrażliwości na bodźce zewnętrzne.

Czujniki ciśnienia

.Inspirując się skórą krokodyla i jego narządem czuciowym, koreańscy naukowcy – poprzez wynalezienie półkulistego elastomerowego polimeru z delikatnymi fałdami, zawierającego długie lub krótkie nanoprzewody – stworzyli urządzenie, które przewyższa dostępne obecnie czujniki ciśnienia. Podczas gdy inne czujniki tracą czułość pod wpływem mechanicznych odkształceń, nowy czujnik zachowuje swoją czułość nawet po rozciągnięciu w jednym lub dwóch różnych kierunkach.

Dzięki drobno pomarszczonej strukturze powierzchni czujnik zachowuje wysoką czułość na nacisk nawet w przypadku znacznego odkształcenia. Po przyłożeniu zewnętrznej siły mechanicznej pomarszczona struktura rozciąga się, zmniejszając nacisk na półkulisty obszar wykrywania. Ta redukcja naprężeń sprawia, że nowy czujnik wykazuje wyjątkową czułość nawet przy rozciągnięciu do 100 proc. w jednym kierunku i 50 proc. w dwóch różnych kierunkach.

Badania naukowe zmieniają świat

.Profesor nauk technicznych i wiceprzewodniczący Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERC), Andrzej JAJSZCZYK, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Trudno jest przecenić rolę badań naukowych w tym, co osiągnęła nasza cywilizacja. Wyniki pracy naukowców spowodowały, że żyjemy dziś znacznie dłużej niż jeszcze sto lat temu, głód stał się udziałem wyłącznie osób mieszkających w krajach upadłych i nękanych wojnami, podróże po całym świecie są już dostępne prawie dla każdego, przynajmniej w krajach bogatszych, a tania łączność zmieniła życie miliardów ludzi, nawet w najbiedniejszych zakątkach naszego globu. Dzięki badaniom naukowym nie tylko wiemy, jak żyli nasi przodkowie tysiące lat temu, ale także, jak funkcjonują rynki i co wpływa na nasze zbiorowe działania. Nauka służy także zaspokajaniu naszej zwykłej, ludzkiej ciekawości, przy okazji pozwalając odkrywać rzeczy, które dają szanse na zmianę naszego życia na lepsze”.

„W obszarze nauk ścisłych i technicznych najwięcej badań w ostatnich latach prowadzi się w dyscyplinach inżynierii materiałowej i nauki o materiałach. Ich praktyczny potencjał nie podlega dyskusji. Następne dyscypliny w kolejności finansowania przez ERC to chemia fizyczna, fizyka materii skondensowanej i ciała stałego, elektronika i fotonika, a także chemia organiczna. Po nich następują informatyka i kryptologia, oddziaływania fundamentalne, w tym oddziaływania grawitacyjne czy elektromagnetyczne. Listę najpopularniejszych badawczo dyscyplin zamyka fizyka kwantowa. Warto przy tym pamiętać, że wspomniana kolejność nie wynika z jakichkolwiek priorytetów czy preferencji ERC, lecz jedynie z pojawiania się najbardziej interesujących pomysłów badawczych zgłaszanych przez samych naukowców” – prof. Andrzej JAJSZCZYK w tekście „Badania naukowe zmieniają nasz świat“.

PAP/Tomasz Szczerbicki/WszystkocoNajważniejsze/eg