Нова штучна шкіра дуже м’яка, але легко самовідновлюється. Подробиці про розробку опубліковані в журналі Nature Communications.
Дослідники з Університету Дунхуа в Китаї та Юліхського центру нейтронних наук (JCNS) у Німеччині нещодавно розробили нову штучну іонну шкіру на основі самовідновлювальної еластичної наномітки. Ця переплетена структура нагадує людську шкіру.
В останні роки робототехніки з усього світу намагаються створити штучні системи, які нагадують частини людського тіла і відтворюють їх функції. До них відносяться штучна шкіра — захисний шар, які також поліпшить сенсорні можливості роботів.
Оскільки людська шкіра являє собою дуже складну систему, імітувати всі її функції надзвичайно складно. Наприклад, шкіра людини може відчувати різні зміни навколишнього середовища, включаючи тиск, деформацію своєї поверхні і коливання температури, просто вловлюючи електронні сигнали на основі іонів.
Самовідновлювальна гібридна іонна шкіра з нановолокнистою структурою, створеною на основі біотехнологій справжньої людської шкіри. Зображення: Ван та ін.
Надихнувшись природною структурою шкіри людини, інженери створили штучну – на основі самовідновлювальної наномітки і іонної матриці. Вони відтворюють функції колагену і еластину (білок сполучної тканини) відповідно. В результаті вийшов матеріал, який м’який, але стає твердим при розтягуванні. Ця властивість відома як жорсткість при деформації. Крім того, нова штучна шкіра самостійно відновлюється після пошкодження, стійка до втоми й швидко реагує на деформації форми, що особливо важливо для сенсорних додатків.
Натхненні нановолокнистою структурою шкіри, інженери створили штучну іонну шкіру, впровадивши самовідновлювальний еластичний наносітчатий каркас в іншу самовідновлювальну м’яку іонну матрицю. Наномітку отримали шляхом електропрядіння синтетичного поліуретану, який самовідновлюється внаслідок обміну дисульфідними зв’язками при кімнатній температурі. Іонну матрицю виготовили, випарюючи Водний розчин поліакриламід-акрилової кислоти, гіалуронової кислоти і CaCl2 (хлорид кальцію).
Експерименти показали, що шкіру не пошкодили навіть 10 000 циклів розтягування. Розрахунковий поріг зношення гібридної іонної шкіри майже в два рази вище, ніж у людських м’язів.