پوست‌های الکترونیکی در کمتر از یک‌دهم ثانیه به محرک‌ها پاسخ می‌دهند / پیشرفتی با کمک نانوماده‌ها

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو؛ ماده‌ای که بطور قدرتمند، کشسان و حساس بتواند پوست انسان را شبیه‌سازی کند، می‌تواند برای جمع‌آوری داده‌های زیستی در زمان واقعی نیز مورد استفاده قرار گیرد. پوست الکترونیکی می‌تواند نقش مهمی در نسل بعدی پروتزها، پزشکی، روباتیک نرم و هوش مصنوعی داشته باشد.

یچن‌کای، فوق دکترای دانشگاه علم‌وصنعت ملک عبدالله گفت: «پوست الکترونیکی ایده‌آل می‌تواند بسیاری از عملکرد‌های طبیعی پوست انسان از جمله احساس دما را به درستی و در زمان واقعی تقلید کند.»

با این حال، ساخت الکترونیک‌های منعطف مناسب که بتوانند چنین وظایف ظریفی را انجام داده و در عین حال، در برابر خراش و سختی مقاوم باشند، چالش برانگیز است و هر ماده درگیر در آن باید به دقت مهندسی شود.

بیشتر پوست‌های الکترونیکی با قراردادن یک نانوماده فعال (حسگر) بر روی یک سطح کششی که به پوست انسان می‌چسبد، ساخته می‌شوند. با این‌حال، ارتباط بین این لایه‌ها اغلب ضعیف است و همین، دوام و حساسیت مواد را کاهش می‌دهد. درمقابل اگر ماده خیلی سخت باشد، انعطاف‌پذیری آن محدود شده و احتمال آسیب و خراش مدار را افزایش می‌دهد.

کای گفت: «آینده پیش روی پوست الکترونیکی با سرعت فوق‌العاده‌ای در حال تغییر است. ظهور سنسور‌های دوبعدی تلاش‌ها برای تکمیل تبدیل این مواد نازک اتمی و قوی به پوست‌های مصنوعی ماندگار و کارآمد را تسریع می‌کند.»

یک گروه به سرپرستی کای و همکارش جی‌شن، اکنون یک پوست الکترونیکی بادوام با استفاده از هیدروژل تقویت شده با نانوذرات سیلیس به عنوان یک لایه قوی و کشسان و یک مکسین تیتانیوم کاربیدی دوبعدی به عنوان لایه حسگر ایجاد کرده‌اند که با نانوسیم‌های بسیار رسانا پیوند خورده است.

شن می‌گوید: «هیدروژل‌ها بیش از ۷۰ درصد آب دارند که همین موضوع آن‌ها را با پوست انسان سازگار کرده است.» محققان با کشیدن هیدروژل، اعمال نانوسیم‌ها و کنترل دقیق آزادسازی آنها، مسیر‌های رسانایی ساختند تا حتی وقتی ماده ۲۸ برابر کشیده‌تر از حالت اولیه شود، لایه سنسوری آن دست نخورده باقی ‌بماند.

پوست الکترونیکی اولیه آن‌ها اشیا را از فاصله ۲۰ سانتی‌متری احساس کرده، در کمتر از یک دهم ثانیه به محرک‌ها پاسخ داده و وقتی بعنوان سنسور فشار استفاده می‌شود، می‌تواند نوشته‌های روی اشیا را تشخیص دهد. این نمونه بعد از ۵۰۰۰ بار تغییر شکل به خوبی به عملکرد خود ادامه داده و در ربع ثانیه به حالت اولیه خود برمی‌گردد. حفظ پوست بعد از استفاده مکرر، یک مزیت بسیار خوب برای پوست الکترونیکی محسوب می‌شود که از کشش و بهبود سریع پوست انسان تقلید می‌کند.

این پوست‌های الکترونیکی می‌توانند طیف وسیعی از اطلاعات بیولوژیکی مانند تغییرات فشار خون را که از ارتعاشات شریا‌ن‌ها گرفته تا حرکات اندام و مفاصل بزرگ قابل تشخیص است، کنترل کنند. سپس این داده‌ها می‌توانند از طریق وای‌فای در برنامه Cloud به اشتراک گذاشته و ذخیره شوند.