Tim znanstvenika razvio je umjetnu kožu koja je previše realistična i sposobna se sama popravljati, a koja bi mogla donijeti novu eru robota vrlo sličnih onima koje smo gledali u filmu “Terminator”.
Izumitelj je najavljen u časopisu Science kao stvaratelj slojeva elektroničke kože s faktorom samozacjeljivanja koji se autonomno poravnavaju nakon rezanja. Impresivno, zar ne?
Sažetak znanstvene studije ukazuje na sljedeće: “Meka elektronika i robotika koja se sama obnavlja mogu se, poput ljudske kože, samostalno oporaviti od oštećenja. Dok trenutni uređaji koriste jednu vrstu dinamičkog polimera za sve funkcionalne slojeve kako bi se osiguralo snažno prianjanje međuslojeva, ovaj pristup zahtijeva ručno poravnavanje slojeva. U ovoj studiji upotrijebili smo dva dinamička polimera, koji imaju okosnice koje se ne mogu miješati, ali identične dinamičke veze, kako bismo održali međuslojnu adheziju i omogućili autonomno ponovno postavljanje tijekom cijeljenja. Ovi dinamički polimeri pokazuju slabo međusobno prodiranje i adhezivno sučelje, čija se širina može podešavati. Kada se višeslojni polimerni filmovi ne poravnaju nakon oštećenja, te se strukture autonomno ponovno postavljaju tijekom zacjeljivanja kako bi se smanjila slobodna energija međupovršine.
Proizvodimo uređaje s vodljivim, dielektričnim i magnetskim česticama koje funkcionalno zacjeljuju nakon oštećenja.”
Oponašanje ljudske kože Ljudska koža je nevjerojatna. Detektira temperaturu, pritisak i teksturu. Sposobna je rastezati se i skakati ponovno, uvijek iznova. I stvara barijeru između tijela i loših stvari u svijetu: bakterija, virusa, toksina, ultraljubičastog zračenja i više. Sada, inženjeri jedva čekaju stvoriti sintetičku kožu . Oni zamišljaju robote i protetičke udove koji imaju osobine poput kože, među kojima je i izvanredna sposobnost zacjeljivanja kože.
Chris Cooper , dr. sc. kandidat na Sveučilištu Stanford , piše u svom istraživanju: “Postigli smo ono za što vjerujemo da je prva demonstracija višeslojnog senzora tankog filma koji se automatski ponovno postavlja tijekom zacjeljivanja. Ovo je kritičan korak za oponašanje ljudske kože, koja ima više slojeva koji se pravilno ponovno sastavljaju tijekom procesa zacjeljivanja.” Slojevi su neophodni za oponašanje mnogih kvaliteta kože.
Digitalna mikroskopska fotografija dubinskog profila izmjeničnog laminiranog filma od 5 slojeva dinamičkih polimernih filmova koji se ne miješaju koji su oštećeni, samoporavnani, samozacjeljujući, a zatim odvojeni na predmetu koji se ne samozacjeljuje (kako bi se pokazalo mjesto oštećenja )
Sam Root , sa Sveučilišta Stanford i koautor nove studije, dodaje: “Mekano je i rastezljivo. Ali ako ju probušite, narežete ili izrežete, svaki će sloj selektivno očvrsnuti kako bi se obnovila cjelokupna funkcija. Baš kao prava koža.
Umjetna koža ima imunološke mehanizme! Koža se također sastoji od slojeva. Upravo je razvio imunološke mehanizme koji ponovno grade tkivo u izvornu slojevitu strukturu kroz složen proces koji uključuje molekularnu signalizaciju i prepoznavanje.
Cooper je rekao: “S pravom ‘kožom’, slojevi bi se trebali ponovno poravnati prirodno i autonomno.” Root kaže da bi tim, predvođen profesorom Zhenan Bao sa Sveučilišta Stanford , mogao stvoriti višeslojnu sintetičku kožu s pojedinačnim funkcionalnim slojevima koji su tanji od mikrona svaki, možda i manje.
Dovoljno tanak da snop od 10 ili više slojeva nije deblji od lista papira. root je rekao: “Jedan sloj može osjetiti pritisak, drugi temperaturu i treći napetost.” Materijal iz različitih slojeva može se dizajnirati za otkrivanje toplinskih, mehaničkih ili električnih promjena.
Umjetna koža sastavljena od dugih povezanih molekularnih lanaca Tajna je u materijalima. Okosnicu svakog sloja čine dugi molekularni lanci povremeno povezani dinamičkim vodikovim vezama, sličnim onima koje drže dvostruku spiralu DNK niti zajedno, omogućujući materijalu da se opetovano rasteže bez loma.
Guma i lateks dva su dobro poznata prirodna polimera, ali postoji i bezbroj sintetičkih polimera. Ključ je dizajnirati molekularne strukture polimera i odabrati pravu kombinaciju za svaki sloj: prvi sloj jednog polimera, drugi drugog i tako dalje.
AI prikaz humanoidnog robota odjevenog u umjetnu kožu.
Istraživači su koristili PPG (polipropilen glikol) i PDMS (polidimetilsiloksan, poznatiji kao silikon). Oba imaju biokompatibilnost te električna i mehanička svojstva slična onima gume, a mogu se miješati s nanočesticama ili mikročesticama kako bi se omogućila električna vodljivost.
U osnovi, odabrani polimeri i njihovi spojevi se ne mogu miješati: oni se još ne miješaju jedni s drugima, zbog vodikovih veza, dobro prianjaju jedni uz druge kako bi stvorili izdržljivi višeslojni materijal. Oba polimera imaju prednost što omekšavaju i teku kada se zagrijavaju, ali se skrućuju kada se ohlade.
Stoga su znanstvenici zagrijavanjem sintetičke kože uspjeli ubrzati proces zacjeljivanja. Na sobnoj temperaturi stvrdnjavanje može potrajati i do tjedan dana, ali kada se zagrije na samo 158°F (70°C), samoporavnavanje i stvrdnjavanje događa se za otprilike 24 sata.
Dva su materijala pomno dizajnirana kako bi imala slične viskozne i elastične odgovore na vanjski stres u odgovarajućem temperaturnom rasponu. Cooper je rekao:
“Koži također treba vremena da zacijeli. Porezao sam prst neki dan i još je zacijelijivao četiri ili pet dana kasnije. Za nas je najvažniji dio da iscjeljuje kako bismo oporavili funkcije bez našeg doprinosa ili truda.
Što dolazi sljedeće?
Cooper dodaje: “Naša dugoročna vizija je stvoriti uređaje koji se mogu oporaviti od ekstremnih oštećenja.
Na primjer, zamislite uređaj koji bi se, kada se razbije na komade i raskomada, mogao autonomno ponovno izgraditi. “Među svojim sljedećim koracima, istraživači će raditi na tome da slojeve učine što tanjim i da stvore slojeve promjenjive funkcije.
Sadašnji prototip dizajniran je da osjeti pritisak, a mogli bi se uključiti i dodatni slojevi dizajnirani da osjete promjene temperature ili stresa. Što se tiče naprednog razmišljanja, tim potencijalno predviđa robote koji bi se mogli razbiti u dijelove i potom sami sastaviti unutar tijela za izvođenje neinvazivnih medicinskih tretmana.
Ostale primjene uključuju višeosjetilnu samoizlječivu elektroničku kožu koja se prilagođava robotima i daje im osjećaj dodira. Napredak tehnologije uvijek će biti dobar sve dok je razvijaju uravnoteženi ljudski umovi koji traže opće dobro. Već znamo da je to teško pronaći. Činjenica da će u budućnosti postojati roboti koji će se sami popravljati i koji će imati gotovo ljudski izgled je latentna zabrinutost. Ne znamo što bi to moglo pokrenuti.
Commentaires