Sztuczna skóra czuje dotyk

Naukowcy wyprodukowali sztuczną skórę, która jest bardzo wrażliwa na dotyk. Taka powłoka znajdzie zastosowania zarówno w medycynie, gdzie posłuży do tworzenia protez ze zmysłem dotyku czy narzędzi chirurgicznych dających lekarzowi znacznie większą kontrolę nad przebiegiem operacji, jak i w robotyce, gdyż dzięki niej powstaną roboty zdolne do manipulowania niezwykle delikatnymi rzeczami.

Jedna z propozycji sztucznej skóry powstała na Stanford University, gdzie na bazie elektroniki organicznej skonstruowano powłokę 1000-krotnie bardziej czułą niż ludzka skóra. Druga to dzieło naukowców z University of California w Berkeley, w której zastosowano nanokable.

Głównym twórcą skóry z Uniwersytetu Stanforda jest profesor inżynierii chemicznej Zhenan Bao. Jego powłoka bardzo szybko reaguje na zmiany ciśnienia, jest w stanie wykryć bardzo małe i bardzo lekkie obiekty, takie jak ziarnko piasku czy owad. "Skóra" Bao została wyprodukowana z poli(dimetylosiloksanu). Materiał ten jest w stanie przechowywać ładunek i zdolność ta jest związana z jego grubością. Prace nad wykorzystaniem PDMS są prowadzone od dawna, jednak główną wadą poli(dimetylosiloksanu) jest długi czas powrotu molekuł polimeru do pierwotnego ułożeniu po zwolnieniu wywieranego nań nacisku. Bao poradził sobie z tym pokrywając go mikrowłóknami, które szybko się zginają i prostują, dzięki czemu możliwe są błyskawiczne pomiary wywieranego nacisku. Włókna zwiększyły też czułość materiału. O ile ludzka skóra jest w stanie wyczuć nacisk rzędu kilopascala, to powłoka Bao wyczuwa różnice 1 pascala. Obecnie główną słabością rozwiązania Bao jest fakt, że do pracy "skóra" potrzebuje wysokiego napięcia.

Taki problem nie występuje w powłoce zaproponowanej przez Alego Javeya, profesora inżynierii elektrycznej i nauk komputerowych na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. Javey stworzył skórę złożoną z szeregu tranzystorów połączonych nanokablami. Tranzystory umieszczono pod powłoką z przewodzącej gumy zawierającej nanocząsteczki węgla. Nacisk wywierany na gumę wywołuje zmiany w oporności, które są wykrywane przez tranzystory. Taka architektura wymaga napięcia mniejszego niż 5 woltów, podczas gdy rozwiązanie Bao działa przy 20 woltach.

Obie propozycje są dość łatwe w produkcji i skalowalne. Co prawda naukowcy przedstawili powłoki o powierzchni od kilkunastu do 50 centymetrów kwadratowych, ale ich wielkość była ograniczona tylko narzędziami dostępnymi w ich laboratoriach.

sztuczna skóra dotyk Zhenan Bao Ali Jarvey Stanford University University of California Berkeley