Наука

Найбільший орган людини відтворили в лабораторії. Він в два рази міцніше від людського

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.

“Як ми знаємо, шкіра – це найбільший орган людського тіла, який діє як захисний шар і сенсорний інтерфейс, щоб зберегти наше тіло здоровим і сприйнятливим, — сказав TechXplore Шентонг Сан, один авторів дослідження. – Зі швидким розвитком штучного інтелекту і м’якої робототехніки інженери намагаються покрити роботів-гуманоїдів штучною шкірою, яка відтворює всі механічні і сенсорні властивості людської, щоб вони сприймали постійно мінливу зовнішнє середовище, як і ми».

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.


Підписуйтеся на нас в Гугл Новини, а також читайте в Телеграм і Фейсбук


comments powered by HyperComments
Back to top button
comments powered by HyperComments