يمكن للبشرة الإصطناعية أن تمنح الإنسان الشعور باللمس
 |
| يد إصطناعية |
الإلكترونيات المطاطية وأجهزة الاستشعار
التي تعمل بشكل طبيعي حتى عندما تمتد إلى ما يصل إلى50 في المئة من طولها يمكن أن تعمل الجلد الإصطناعي
على الروبوتات ، وفقا لدراسة جديدة. وقال الباحثون إن بإمكانهم أيضا توفير إمكانيات
استشعار مرنة لمجموعة من الأجهزة الإلكترونية.
ومثله مثل جلد الإنسان ، فإن المادة قادرة
على الشعور بالضغط والضغط والحرارة ، وفقا للباحثين.
وقال كونجيانج يو ، الأستاذ المساعد في
الهندسة الميكانيكية بجامعة هيوستون ، "إنها قطعة من المطاط ، ولكن لها وظيفة
دارة وأجهزة استشعار". ووصف يو وفريقه الابتكار في دراسة نشرت على الإنترنت في
8 سبتمبر في مجلة ساينس سلفاتس.
لدى شركة يوسف للإلكترونيات وأجهزة الاستشعار
المطاطية مجموعة واسعة من التطبيقات ، بدءًا من الغرسات الطبية الحيوية وحتى الأجهزة
الإلكترونية القابلة للارتداء إلى الملابس الرقمية إلى القفازات الجراحية "الذكية".
وبما أن أشباه الموصلات المطاطية تبدأ في
شكل سائل ، فإنه يمكن سكبها في قوالب وتوسيع نطاقها إلى أحجام كبيرة أو حتى استخدامها
كنوع من الحبر المطاطي وثلاثي الأبعاد المطبوع في مجموعة متنوعة من الأشياء المختلفة
، كما أخبر يو العلوم الحية.
وقال يو إن أحد أكثر التطبيقات إثارة للاهتمام
هو الروبوتات نفسها. وقال إن البشر يريدون أن يكونوا قادرين على العمل بالقرب من الروبوتات
والتعايش معهم. ولكن لكي يحدث ذلك بأمان ، يحتاج الروبوت نفسه إلى أن يكون قادراً على
الإحساس الكامل بمحيطه. وقال يو إن الروبوت - ربما حتى المرونة اللينة والمرنة ، التي
لديها جلد قادر على الشعور بالمحيط - يمكن أن يعمل جنبا إلى جنب مع البشر دون تعريضهم
للخطر.
في التجارب ، استخدم يو وزملاؤه الجلد الإلكتروني
لإحساس دقيق لدرجة حرارة الماء الساخن والبارد في كوب ، وكذلك ترجمة إشارات الكمبيوتر
المرسلة إلى اليد الآلية إلى إيماءات الأصابع التي تمثل الأبجدية من لغة الإشارة الأمريكية.
عادة ما تكون الإلكترونيات والروبوتات محدودة
بمواد شبه موصلة قاسية وجامدة تشكل دوائر الكمبيوتر الخاصة بهم. على هذا النحو ، فإن
معظم الأجهزة الإلكترونية تفتقر إلى القدرة على التمدد ، وقال المؤلفون في الدراسة.
في المختبرات البحثية في جميع أنحاء العالم
، يعمل العلماء على حلول متنوعة لإنتاج الإلكترونيات المرنة. وتشمل بعض الابتكارات
ترانزستورات صلبة مدمجة ، وهي عبارة عن "جزر" في مصفوفة مرنة. تشمل الأخرى
استخدام أشباه الموصلات ، البوليمر أشباه الموصلات. يقول يو إن التحديات الرئيسية مع
العديد من هذه الأفكار هي أنها صعبة للغاية أو باهظة التكاليف بحيث لا تسمح بالإنتاج
بالجملة ، أو أن انتقال الإلكترونات من خلال المواد ليس فعالاً للغاية.
وقال الباحثون إن حله الأخير يعالج هاتين
القضيتين. وبدلًا من اختراع بوليمرات معقدة من الصفر ، لجأ العلماء إلى بدائل منخفضة
التكلفة ومتوفرة تجاريًا لإنشاء مادة مطاطية تعمل كأشباه موصلات مستقرة ويمكن زيادتها
للتصنيع ، كما كتب الباحثون في الدراسة.
صنع <يو> وزملاؤه المادة المطاطية
عن طريق مزج ألياف نانوية صغيرة شبه موصلة أسلاك نانوية تصل إلى 1000 مرة أكثر من
شعرة الإنسان - إلى محلول من بوليمر عضوي يستخدم على نطاق واسع ويستند إلى مادة السليكون
ويسمى بوليميثيل إيثيل سيلوكسان أو
PDMS اختصارًا.
عند تجفيفها عند درجة حرارة 140 درجة فهرنهايت
(60 درجة مئوية) ، وصل المحلول إلى مادة مطاطية مغمورة بملايين الأسلاك النانوية الصغيرة
التي تحمل التيار الكهربائي.
قام الباحثون بتطبيق شرائط من المادة على
أصابع يد الروبوت, وعمل الجلد الإلكتروني كجهاز استشعار ينتج إشارات كهربائية مختلفة
عندما تنحني الأصابع. يقوم ثني مفصل الإصبع بوضع إجهاد على المادة ، مما يقلل من تدفق
التيار الكهربي بطريقة يمكن قياسها.
على سبيل المثال ، للتعبير عن حرف لغة الإشارة
"Y" ، تم طي أصابع الفهرس الأوسط
والرنين تمامًا ، مما أدى إلى مقاومة كهربائية أعلى. تم الإبقاء على الأصابع الإبهام
والوردي مستقيمة ، مما أدى إلى انخفاض المقاومة الكهربائية.
باستخدام الإشارات الكهربائية ، تمكن الباحثون
من توضيح "YU LAB" في لغة الإشارة الأمريكية.
وقال يو إنه وزملاؤه يعملون بالفعل على
تحسين أداء المواد الإلكترونية ومدى امتدادها إلى ما يتجاوز نسبة الخمسين بالمئة التي
تم اختبارها في الدراسة الجديدة.
وقال "هذا سيغير مجال الإلكترونيات
المطاطية.".
إرسال تعليق