نسل جدیدی از پوست های مصنوعی در راه اند

به گزارش کلیک، اگرچه، این مشکلات نتوانسته تیم تحقیقاتی عربستان را در استفاده از لوازم ارزان خانگی برای ساخت "پوست کاغذی" که از بسیاری از عملکرد های احساسی پوست انسان تقلید می کند،در این راه متوقف کند.
این پوست مصنوعی ممکن است اولین پوست مصنوعی در نوع خود باشد که قادر است به طور همزمان به اندازه گیری فشار، لمس، نزدیکی، دما، رطوبت، جریان و سطوح اسیدی بپردازد. در گذشته محققان تلاش کردند با استفاده از لوازم نامتعارفی مانند لوله های نانو کربنی یا ذرات نانو نقره حسگرهایی بسازند که تنها قادر به اندازه گیری تعداد کمی از آن ویژگی های بیان شده می باشد. در مقابل گروه محققان دانشگاه علم و صنعت شاه عبدالله (KAUST) در عربستان صعودی از لوازم معمولی قابل دسترسی مانند کاغذهای یادداشت چسبناک، اسفنج، دستمال کاغذی و ورقه های آلومینیومی استفاده کردند. هزینه کلی لوازم برای هر طرف از 6.5 سانتی متر پوست کاغذی تنها 1.67 دلار شده است.
محمد مصطفی حسین مهندس الکترونیک دانشگاه علم و صنعت می گوید: تاثیرش ورای هزینه کمش است. دیدگاه من این است که الکترونیک را برای همه آسان و در دسترس کنیم تا مردم عادی هم در اختراع و نوآوری شرکت کنند و از آن بهره ببرند.
هزینه پایین و قابلیت های زیاد پوست کاغذی می تواند بر بسیاری از تکنولوژی ها تاثیرگذار باشد. الکترونیک های منعطف و پوشیدنی برای بررسی سلامت و توان فیزیکی انسان را می توان ارزان تر و در دسترس تر کرد. می توان واسطه کامپیوترهای انسانی جدید، مشابه حسگر حرکتی یا دستگاه های لمسی امروزی، را بر اساس توانایی پوست کاغذی برای احساس فشار، لمس، گرما و حرکت ارائه داد. هم چنین پوست کاغذی می تواند حسگر ارزان تری برای بررسی کیفیت غذا یا محیط های خارجی باشد.

کارکرد های تصور شده برای پوست مصنوعی سطوح زیادی را تحت پوشش خود قرار می دهد (مانند پوست های روباتیک یا پوست برای روبات ها). از این رو وقتی عملکرد راضی کننده نباشد، کاهش هزینه بسیار تعیین کننده و مهم است. به همین منظور اگر مقاومت مکانیکی به اثبات برسد، دیگر دلیل علمی یا فنی برای عدم پذیرش پوست کاغذی به عنوان یک گزینه مناسب وجود ندارد.
خط مشی ارزان گروه، اغلب به راحتی یک آزمایش کلاسی است. به عنوان مثال، محققان با پیچاندن دستمال کاغذی یا اسنفج میان دو سطح تماس فلزی از جنس کاغذ آلومینیومی حسگر فشار ساختند. دستگاه ساده مشابه می تواند لمس و جریان را بر اساس تغییر در فشار تشخیص دهد. حتی کاغذ آلومینیومی این امکان را فراهم می کند تا به عنوان حسگر نزدیکی برای رشته های الکترومغناطیسی با محدوده شناخت 13 سانتی متر عمل کند.
در موارد دیگر محققان حسگر اسیدی (PH) ساختند. این راه حل ساده، از ترسیم فیلمی با مداد بدست آمده است. قسمت اصلی مداد که از گرافیت ساخته شده، متحمل واکنش های شیمیایی در حضور مواد اسیدی یا بنیادی (قلیایی) می شود. واکنش ها مقاومت فیلم را افزایش یا کاهش می دهند.
کاغذ یادداشت های چسب دار مواد اصلی دستگاه پوست کاغذی را مهیا می کند و کمک می کند رطوبت را بر اساس توانایی کاغذ در جذب نم تشخیص دهیم. نوارهای چسبنده دو طرفه کمک می کند همه چیز در کنار هم حفظ شوند.
یونا نصر، مهندس برق دانشگاه علم و صنعت و سرپرست گروه تحقیقاتی می گوید: بررسی آزمایشگاهی پوست کاغذی نشان داد که نتایجش به خوبی پوست های مصنوعی ساخته شده از لوازم نامتعارف است. حتی در بعضی موارد از بسیاری از دستگاه های پوست مصنوعی رقبا عملکرد بهتری داشته است.
نصر افزود: در مقایسه با صفحه پوست مصنوعی پیچیده و ماهرانه که در یادداشت ها یافت شد، پوست کاغذی نه تنها عملکرد خوبی در اجرا داشته، بلکه عملکرد احساسی بهتری را در استفاده از لوازم جانبی بسیار گران به نمایش گذاشته است.
یک مقایسه نشان می دهد که پوست کاغذی حساسیتش نسبت به دما دو برابر صفحه پوست مصنوعی براساس لوله های نانو کربنی است. همچنین بعد از استفاده و اندازه گیری مجدد دما، 4 برابر سریع تر از سیستم مبتنی بر لوله های نانو، آماده می شود.
مقایسه دیگری نشان می دهد که قابلیت پوست کاغذی در اندازه گیری فشار دو برابر فشار بر اساس لوله های نانو کربنی است. همچنین حساسیتش به فشار 5 برابر حسگر فشار نانو سیمی و 40 برابر آن هایی که از نانو نوارهای سیلیکانی ساخته شدند می باشد.
راهکار ارزان قیمت پوست مصنوعی که نتایجی همانند راهکارهایی برای مقابله با گران قیمتی تولید می کند، باعث تشکیک بر کار محققان دیگر می شود. حسین می گوید: در مرحله اول انتشار مقاله کار آسانی نبود. اما او و همکارانش امیدوارند راهکار غیرمعمول شان بتواند باعث پیشرفت سریع تر دستگاه پوست مصنوعی شود.
قدم بعدی تیم تحقیقاتی KAUST شامل آزمایش کاربردهای احتمالی پوست کاغذی در سیستم بازرسی درمانی است. محققان امیدوارند قابلیتش را برای سنجش علائم حیاتی واقعی مانند ضربان قلب، فشار خون، الگوی تنفسی و حرکت بررسی کنند. همچنین آزمایشات معتبر بررسی خواهند کرد که مواد ارزان قیمت برای چه مدتی در کنار هم قرار می گیرند و این که آیا عملکرد حسگر تحت تاثیر فشار مکانیکی مانند پیچاندن یا خم کردن قرار میگیرد یا نه.
حسین می گوید: چرا باید چندین دهه منتظر باشیم تا مواد نامتعارف برای مصارفی که امروزه می توان از آن سود برد به حد مطلوب برسند تا بتوان از آن ها استفاده کرد؟ با چیزی که در اختیار داریم شروع می کنیم و شرایط فعلی را با لوازم جدید زمانی که آماده شود بهبود می بخشیم.

منبع: ieee