يمكن استخدام مادة تحاكي جلد الإنسان من حيث القوة والمدى والحساسية لجمع البيانات البيولوجية في الوقت الفعلي. قد تلعب البشرة الإلكترونية أو الجلد الإلكتروني دورًا مهمًا في الجيل التالي من الأطراف الصناعية. والطب الشخصي والروبوتات اللينة والذكاء الاصطناعي.
يقول ياي تشن ما بعد الدكتوراة في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية. ستحاكي البشرة الإلكترونية المثالية العديد من الوظائف الطبيعية لجلد الإنسان. مثل استشعار درجة الحرارة واللمس بدقة وفي الوقت الفعل. ومع ذلك فإن صنع إلكترونيات مرنة بشكل مناسب يمكنها أداء مثل هذه المهام الدقيقة. مع تحمل الصدمات والخدوش في الحياة اليومية يمثل تحديًا ويجب تصميم كل مادة معنية بعناية.
وتصنع معظم الجلود الإلكترونية من خلال وضع طبقة من مادة نانوية نشطة على سطح مرن يتصل بجلد الإنسان. ومع ذلك فإن الاتصال بين هذه الطبقات غالبًا ما يكون ضعيفًا للغاية مما يقلل من متانة وحساسية المادة بدلاً من ذلك إذا كانت قوية جدًا تصبح المرونة محدودة مما يزيد من احتمالية تكسير الدائرة وانكسارها.
يقول كاي: يستمر مشهد إلكترونيات الجلد في التغير بوتيرة مذهلة. أدى ظهور المستشعرات ثنائية الأبعاد إلى تسريع الجهود المبذولة لدمج هذه المواد النحيفة ذريًا والقوية ميكانيكيًا في جلود اصطناعية وظيفية ومتينة.
قام فريق بقيادة تساي وزميله بإنشاء جلد إلكتروني متين باستخدام هيدروجيل مقوى بجزيئات السيليكا النانوية كركيزة قوية ومطاطة وكربيد تيتانيوم ثنائي الأبعاد كطبقة استشعار ، مرتبطة مع أسلاك نانوية عالية التوصيل.
الهلاميات المائية هي أكثر من 70 في المائة من الماء مما يجعلها متوافقة للغاية مع أنسجة الجلد البشرية يوضح شين. من خلال تمديد هيدروجيل مسبقًا في جميع الاتجاهات وتطبيق طبقة من الأسلاك النانوية ثم التحكم بعناية في إطلاقه. وأنشأ الباحثو مسارات موصلة لطبقة المستشعر ظلت سليمة حتى عندما تم شد المادة إلى 28 ضعف حجمها الأصلي.
يمكن أن يستشعر النموذج الأولي للجلد الإلكتروني الأشياء من مسافة 20 سم ويستجيب للمنبهات في أقل من عُشر من الثانية ، وعند استخدامه يمكنه التمييز بين الكتابة اليدوية المكتوبة عليه. استمر في العمل بشكل جيد بعد 5000 تشوه وتعافى في حوالي ربع ثانية في كل مرة. إنه إنجاز مذهل بالنسبة للبشرة الإلكترونية أن تحافظ على المتانة بعد الاستخدام المتكرر كما يقول شين وهو ما يحاكي مرونة الجلد البشري والانتعاش السريع.
يمكن لهذا النوع من الجلد الإلكتروني مراقبة مجموعة من المعلومات البيولوجية ، مثل التغيرات في ضغط الدم والتي يمكن اكتشافها من الاهتزازات في الشرايين وحركات الأطراف الكبيرة والمفاصل. يمكن بعد ذلك مشاركة هذه البيانات وتخزينها على السحابة.
ويضيف قائد المجموعة فينسينت تونج إحدى العوائق المتبقية أمام الاستخدام الواسع للجلود الإلكترونية تكمن في زيادة أجهزة الاستشعار عالية الدقة. ومع ذلك فإن التصنيع الإضافي بمساعدة الليزر يقدم وعدًا جديدًا.
ويضيف كاي: نتصور مستقبلًا لهذه التكنولوجيا يتجاوز علم الأحياء. يمكن لشريط الاستشعار القابل للمط أن يراقب يومًا ما الصحة الهيكلية للأجسام غير الحية مثل الأثاث والطائرات.
التعليقات