پوست کاغذی با قابلیت‌های پوست طبیعی انسان ساخته شد

پوست کاغذی با قابلیت‌های پوست طبیعی انسانتوانایی طبیعی پوست انسان برای درک حواسی همچون لامسه و اختلاف دما به آسانی با ساختن مواد مصنوعی و در آزمابشگاههای پژوهشی قابل تکرار نیست. ولی این چالش مانع گروه پژوهشی از عربستان سعودی در بکارگیری اقلام ارزان خانگی برای ساخت پوست کاغذی که بسیاری از عملکردهای حسی پوست را تقلید می‌کند نشد. احتمالاً این پوست مصنوعی نخستین بستر سنجش با قابلیت اندازه‌گیری همزمان فشار، لامسه، مجاورت، دما، رطوبت، جریان و سطح pH باشد. پیش از این پژوهشگران مواد عجیب و غریب مانند نانولوله‌های کربنی یا نانوذرات نقره را برای ساخت حسگرهایی بکار گرفته‌اند که تنها تعداد کمی از این پارامترها را اندازه‌گیری می‌کنند. در مقایسه، گروه دانشگاه علم و فناوری ملک عبداله عربستان سعودی مواد موجود در بازار مانند کاغذهای یادداشت چسبنده، اسفنج‌ها، دستمال‌ها و فویل‌های آلومینیوم را بکار گرفتند. در کل هزینۀ مواد برای ساخت یک پچ پوست کاغذی ۶٫۵ سانتی‌متری در هر طرف تنها ۱٫۶۷ دلار است.

محمد مصطفی حسین، مهندس برق این دانشگاه می‌گوید: «تأثیر آن فراتر از هزینه کم است: سادگی. دیدگاه من اینست که درک و سرهم کردن لوازم الکترونیکی را ساده کنیم تا مردم عادی نیز بتوانند در نوآوری شرکت کنند.»

هزینۀ کم و طیف گستردۀ قابلیت‌های این پوست کاغذی می‌تواند تأثیر زیادی بر بسیاری از فناوری‌ها داشته باشد. لوازم الکترونیکی منعطف و پوشیدنی برای نظارت بر سلامت و تناسب اندام انسان می‌تواند ارزان‌تر شده و به طور گسترده‌ای در دسترس قرار گیرد. رابط‌های انسان-رایانۀ جدیدی می‌توانند بر اساس قابلیت‌های سنجش فشار، لامسه، گرما و حرکت این پوست کاغذی پدیدار شوند. همچنین این پوست کاغذی می‌تواند به حسگری ارزان برای نظارت بر کیفیت مواد غذایی و یا محیط های فضای باز تبدیل شود.

و در نهایت این پوست مصنوعی ارزان می‌تواند به ربات‌ها توانایی حس محیط پیرامونشان را مشابه با انسان بدهد. پژوهشگران در مقالۀ مرتبط با این پژوهش که نوزدهم فوریه در  مجلۀ  Advanced Materials Technologies منتشر شد مطرح کردند:

«کاربردهای پیش‌بینی شده برای چنین پوست مصنوعی زمینه‌های بسیاری را پوشش می‌دهد (مانند پوست‌های رباتیک و پوست‌هایی برای ربات‌ها). کاهش هزینه‌ ضمن عدم کاهش عملکرد بسیار مهم است. در این راستا، اگر استحکام مکانیکی قابل اثبات باشد، هیچ دلیل علمی و فنی برای عدم پذیرش پوست کاغذی به عنوان یک گزینۀ با دوام وجود ندارد.»

روش کم هزینۀ این گروه اغلب به اندازه یک آزمایش کلاسی آسان به نظر می‌رسد. برای نمونه، پژوهشگران حسگر فشار را با قرار دادن یک دستمال یا اسفنج میان دو صفحه فلزی از جنس فویل آلومینیوم می‌سازند. همین دستگاه ساده همچنین می‌تواند لامسه و جریان را بر اساس تغییر فشار تشخیص دهد. همچنین فویل آلومینیومی آن اجازه می‌دهد تا به عنوان حسگر مجاورت برای میدان الکترومغناطیسی با برد تشخیص ۱۳ سانتی‌متر عمل کند.

در موردی دیگر، پژوهشگران یک حسگر pH ساختند. راه حل ساده از ترسیم یک لایۀ نازک با یک مداد به دست آمد. مغز مداد ساخته شده از گرافیت هم در حضور مواد اسیدی و هم مواد قلیایی واکنش نشان می‌دهد. این واکنش‌ها مقاومت الکتریکی لایۀ ترسیم شده را تغییر می‌دهد.

بنابرگفتۀ پژوهشگران این پوست کاغذی در آزمایش‌ها نتایجی به خوبی دیگر پوست‌های مصنوعی ساخته شده از مواد پیچیده‌تر داشت و در برخی موارد عملکردی بهتر از دیگر پوست‌های مصنوعی رقیب داشت.

گام بعدی این گروه، آزمایش کاربردهای احتمالی این پوست کاغذی در سامانه‌های نظارتی پزشکی است. پژوهشگران امیدوار هستند توانایی آن را در نظارت بر نشانه‌های حیاتی همچون تپش قلب، فشار خون، الگوی تنفسی و حرکت‌ها آزمایش کنند. همچنین آزمون‌های قابلیت اطمینان انجام خواهد شد تا مشخص شود چه مدت این مواد ارزان می‌توانند به یکدیگر بچسبند و اینکه آیا عملکرد حسگر توسط تنش‌های مکانیکی مانند چرخاندن و خم کردن تحت تأثیر قرار خواهد گرفت؟


>> در همین زمینه بخوانید: پوست مصنوعی گامی رو به جلو برای افزایش کارایی دست‌های مصنوعی 
>> در همین زمینه بخوانید: اندامهای مصنوعی می‌توانند با پوست مصنوعی حس را به شما بازگردانند 
>> در همین زمینه بخوانید: ساخت پوستی زیستی که به عرق کردن واکنش نشان می‌دهد 


منبع: spectrum.ieee.org

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

ExosNews on Telegram

ما را در تلگرام دنبال کنید!

مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی

عضویت در کانال تلگرام
بستن