Pielea electronică simte căldura, aude sunetul

O nouă piele electronică poate simți grăuntele hârtiei de nisip, căldura și ritmul pulsului unei persoane – și poate asculta și vocea lui Richard Feynman.

Filmul cauciucat din plastic și grafen care imită structura pielii umane poate detecta textura, temperatura, presiunea și sunetul, raportează Hyunhyub Ko și colegii săi, 30 octombrie, Progresele științei.

Este prima dată când cineva demonstrează un e-skin care poate simți atât de multe tipuri diferite de stimuli, spune Alex Chortos, cercetător de materiale de la Universitatea Stanford. „Aceasta este partea inovatoare și impresionantă a acestei lucrări.”

Chortos și colegii au dezvoltat recent o altă piele electronică care detectează presiunea, care trimite semnale direct către celulele creierului șoarecelui. Celulele au primit mesajul, de asemenea – au crescut sau scăzut activitatea în funcție de cât de greu au împins cercetătorii pe piele, a raportat echipa lui Chortos în 16 octombrie. Ştiinţă. Lucrarea le oferă oamenilor de știință un plan pentru a „face legătura dintre electronică și biologia”, spune Wenlong Cheng, inginer chimist la Universitatea Monash din Australia.

PROFOND PE PIELE Pielea ultrasensibilă a vârfurilor degetelor oamenilor se bazează pe o suprafață crestată și pe straturi interconectate pentru a detecta diferite tipuri de stimuli. Proiectarea pielii electronice cu structuri similare poate crește sensibilitatea. Park et al/Institutul Național de Știință și Tehnologie Ulsan

Atât sistemul de comunicare piele la celulă al lui Chortos, cât și e-skin super-sensing al lui Ko aduc pielea artificială reală și mai aproape de utilizarea practică. „În viitor, am putea combina aceste tehnici pentru o piele electronică reală, operațională”, spune Ko, un om de știință în materiale la Institutul Național de Știință și Tehnologie Ulsan din Coreea de Sud.

Într-o zi, o astfel de piele electronică ar putea acoperi membrele protetice și se poate conecta direct în celulele nervoase ale oamenilor, spune el, anunțând oamenii dacă ating ceva fierbinte, aspru sau ascuțit – la fel cum face pielea reală. Pielea artificială ar putea constitui, de asemenea, baza pentru dispozitive medicale moi, purtătoare.

În ultimii câțiva ani, oamenii de știință au inventat o gamă largă de elemente electronice, de la diferite materiale moi la noi tipuri de senzori. Unii senzori pot recunoaște mai mult de un tip de stimuli, spune Cheng, dar numai în condițiile potrivite. E-skin-urile sunt încă „departe de a avea capabilitățile pe care le are pielea umană”, spune el – dar noua lucrare aduce tehnologia mai aproape.

Ko și colegii și-au proiectat e-skin-ul pentru a detecta multe tipuri de semnale, imitând pielea ultrasensibilă a vârfurilor degetelor umane. Cercetătorii au plasat o peliculă moale cu crestături peste foi de plastic și grafen, de aproximativ grosimea câtorva straturi de Saran Wrap. Atingerea electrozilor e-skin a apăsat împreună pe foile cu denivelări, făcând curent să curgă prin dispozitiv, care a fost conectat la o mașină care măsoară semnale electrice. Cantitatea de curent depindea de cât de mult strângeau denivelările, oferind cercetătorilor o modalitate sensibilă de a măsura presiunea.

Încălzirea e-skin-ului a generat, de asemenea, un curent, arătând că poate simți și temperatura. O bandă de piele electronică plasată pe încheietura mâinii unei persoane le-a permis cercetătorilor să măsoare simultan temperatura pielii și tensiunea arterială.

Crestele e-skin-ului îl ajută să detecteze textura. Când cercetătorii au trecut pielea peste sticlă sau șmirghel, crestele vibrau în diferite modele detectabile de senzorii pielii. Undele sonore au făcut, de asemenea, să vibreze e-skin-ul, astfel încât să poată „auzi” zgomotul de la un difuzor care rula una dintre celebrele prelegeri de fizică ale lui Richard Feynman („There’s Plenty of Room at the Bottom”). E-skin-ul și-a transformat cuvintele în semnale electrice și le-a trimis la o mașină care le-a permis cercetătorilor să judece cât de bine simțea e-skin-ul sunetele.

A funcționat chiar mai bine decât microfonul unui iPhone, spune Ko. Cheng crede că e-skin-ul ar putea servi în aparatele auditive moi, care pot fi purtate. Spre deosebire de ajutoarele convenționale, spune el, dispozitivele moi sunt confortabile, deoarece se mulează pe pielea umană.