Umjetna koža koja osjeća dodir, vlažnost i temperaturu

Korištenjem zlatnih nanočestica i jedne vrste smole, ekipa znanstvenika sa Instituta tehnologije Technion-Israel otkrila je kako izraditi novu vrstu fleksibilnih senzora koji će se jednog dana možda ugrađivati u umjetnu "elektronsku kožu" (e-skin).

Kada jednog dana znanstvenici otkriju kako postaviti e-kožu na umjetne udove pacijenata, ljudi s amputacijama bi ponovo mogli dobiti osjećaje koje primaju od okoliša u kojima se nalaze.

Tajna ovih senzora je u mogućnosti istovremenog simultanog detektiranja 3 vrste podataka.

Za razliku od dosadašnje vrste e-kože koja je u stanju detektirati samo dodir, znanstvenici Techniona kažu kako njihov izum "može simultano osjećati dodir, vlažnost i temperaturu kao što to je to u stanju prava koža".

Voditelj istraživanja profesor Hossam Haick također navodi kako je novi sustav 10 puta osjetljiviji na dodir od postojećih inačica e-kože sa senzorima dodira.

Znanstvenici već duže vrijeme istražuju savitljive senzore, no do sada su imali velikih problema u njihovom korištenju u "stvarnom svijetu". Kako bi to bilo moguće, potrebno je da savitljivi senzor radi na niskoj voltaži kako bi bio kompatibilan s današnjim baterijama kakve se nalaze u mobilnim uređajima, da posjeduje mogućnost mjerenja više vrsta pritisaka, te da vrši više mjerenja odjednom, uključujući vlažnost, temperaturu i nazočnost kemikalija, a pored svega toga mora biti ekonomski isplativ i jednostavan za proizvodnju.

Haick smatra kako njihov senzor zadovoljava sve te uvjete, a glavna stvar leži u jednoslojnom pokrovu od nanočestica debljine od samo 5-8 nanometara u promjeru koje su napravljene od zlata i okružene konektorskim molekulama pod nazivom ligandi. Znanstvenici to uspoređuju sa cvijetom u kojem je sredina cvijeta zlatna nanočestica, a latice su ligandi, odnosno molekule ili ioni koji se s centralnim metalnim ionom vezuju u kompleks, te u snovi štite sredinu.

Znanstvenici su otkrili, kada se te nanočestice postave na vrh supstrata (u ovom slučaju napravljanom od PET-a, odnosno savitljivog polietilen tereftalata) kakav se nalazi recimo u plastičnim bocama, to rezultira provođenjem elektriciteta.

Pokret savijanja neke čestice približava drugima, povećavajući brzinu prolaska elektrona između njih. To električno svojstvo znači da senzor može detektirati veliki raspon pritisaka, od desetih dijelova miligrama do desetaka grama.

Ovisno o tome kolike je debljine supstrat, te od čega je napravljen, znanstvenici su u stanju modificirati njegovu osjetljivost, a obzirom da se ti senzori mogu prilagođavati, mogli bi u budućnosti izvoditi razne druge zadaće nevezane uz umjetnu kožu, uključujući praćenje naprezanja na mostovima i detektiranje pukotina u motorima.

Ova istraživanja se nalaze u ranoj fazi, no znanstvenici vjeruju kako će omogućiti veliki iskorak u savitljivoj senzorskoj tehnologiji.

Ovaj znanstveni rad je objavljen u publikaciji ACS Applied Materials & Interfaces. 

Izvori: American Technion Society, Technion-Israel Institute of Technology