Samoliečiaca „elektronická koža“ už nemusí byť sci-fi

Predstavte si umelú kožu, ktorá sa sama hojí. Predstavte si protézu končatiny, ktorá má cit na dotyk. Tieto neuveriteľné pokroky sú bližšie k realite vďaka výskumníkom v oblasti chemického inžinierstva z Inštitútu technológií v izraelskej Haife, známeho ako Technion.

Inšpirovaní prirodzenými regeneračnými schopnosťami ľudskej kože, Prof. Hossam Haick a jeho post-doktorandský výskumník Tan-Phat Huynh použili nový druh syntetického polyméru na vývoj samoliečiaceho flexibilného senzora. Flexibilné senzory už boli vyvinuté pre použitie v spotrebnej elektronike, robotike, zdravotníctve a pri vesmírnych letoch. Avšak tieto senzory sa ľahko poškodzujú. Hoci viacero vedeckých skupín uspelo v syntetizovaní samoregeneračných materiálov, nepodarilo sa im ich integrovať do prístrojov.

Izraelci teda experimentovali s novým materiálom, ktorý môže byť integrovaný do flexibilných zariadení, aby „hojil“ náhodné škrabance a poškodzujúce rezy, ktoré by inak mohli znefunkčniť prístroj. Okrem prístrojov by však samoliečiace vlastnosti senzoru mohli byť zabudované do elektronickej kože budúcnosti, ktorá by tým získala dôležitú schopnosť „regenerovať“ sa za menej ako deň. Teoreticky, senzory by tiež mohli byť zabudované do protéz, ktoré by umožnili ich nositeľom cítiť zmeny vo svojom okolí.

Haick, známy autor takých futuristických vynálezov ako senzor rakoviny „Nanose“, spolu s Huynhom publikovali v časopise Advanced Materials článok, v ktorom načrtli vlastnosti a použitie jedinečného samoliečiaceho senzora.

Silnejší po každej regenerácii

„Zraniteľnosť flexibilných senzorov používaných v reálnych aplikáciách volá po vývoji samoliečiacich vlastností podobných ľudskej koži,“ hovorí Haick. „Vyvinuli sme preto kompletné, samoregenerujúce zariadenie vo forme ohybného a natiahnuteľného chemického rezistoru, ktorého každá časť, bez ohľadu na to, kde je zariadenie poškodené alebo poškriabané, je samoregenerujúca.“

Izraelská senzorová platforma je zložená zo samoregenerujúceho substrátu, elektród s vysokou vodivosťou a molekulárne modifikovateľnými nanočasticami zlata. „Zlaté častice na povrchu substrátu a medzi samoliečiacimi elektródami sú schopné ‚liečiť‘ trhliny, ktoré by inak úplne znemožnili elektrické spojenie,“ povedal Haick.

Samoregenerujúci senzor rovnako funguje v mrazoch, ako aj pri rovníkových teplotách, môže sa teda využívať v každej časti sveta. Najefektívnejšie však funguje pri teplotách medzi 0°C a 10°C, keď vlhkosť kondenzuje a následne je absorbovaná substrátom. Kondenzácia spôsobí, že substrát napučí, čo umožní polymérovým reťazcom voľne plávať, a tým pádom začať „regeneráciu“.

Keď sa chemický rezistor zregeneroval, pri prísnom testovaní preukázal zachovanie vysokej citlivosti na dotyk, tlak a napätie. Je prekvapujúce, že s každým liečiacim cyklom sa stáva ešte odolnejším. „Samoliečiaci senzor vzbudzuje očakávanie, že flexibilné prístroje by mohli byť jedného dňa schopné samoriadenia, čo zvyšuje ich spoľahlivosť,“ vysvetlil Huynh, ktorý sa zameriava na vývoj samoliečiacej elektronickej kože. „Jedného dňa by mohli samoregenerujúce senzory slúžiť ako platforma pre biosenzory, ktoré monitorujú ľudské zdravie s využitím elektronickej kože.“

Zdroj: Israel21c.org, 23.11.2015

Foto: Prof. Hossam Haick (Techniom), ktorý stojí za spomínaným výskumom.

Spracovali: Miroslav Iliaš, Ž.S.