Hudlignende sensorer bringer et menneskeligt præg til bærbar teknologi

University of Toronto Engineering forskere har udviklet en super-stretchy, gennemsigtig og selvforsynende sensor, der registrerer de komplekse fornemmelser af menneskelig hud.

Kaldt kunstig ionisk hud - eller AISkin for kort - mener forskerne, at AISkins innovative egenskaber kan føre til fremtidige fremskridt inden for bærbar elektronik, personlig sundhedspleje og robotteknologi.

"Da det er hydrogel, det er billigt og biokompatibelt - du kan lægge det på huden uden nogen toksiske virkninger. Det er også meget klæbende, og det falder ikke af, så der er så mange muligheder for dette materiale, " Professor Xinyu Liu, hvis laboratorium er fokuseret på de nye områder af ionisk hud og blød robotteknologi.

Det klæbende AISkin er lavet af to modsat ladede plader af strækbare stoffer kendt som hydrogeler. Ved at overlejre negative og positive ioner, forskerne skaber, hvad de kalder et "sensing junction" på gelens overflade.

Når AISkin udsættes for belastning, fugtighed eller ændringer i temperatur, det genererer kontrollerede ionbevægelser på tværs af sensing junction, som kan måles som elektriske signaler såsom spænding eller strøm.

"Hvis du ser på menneskelig hud, hvordan vi fornemmer varme eller tryk, vores neurale celler transmitterer information gennem ioner - det er virkelig ikke så forskelligt fra vores kunstige hud, " siger Liu.

AISkin er også unikt sejt og strækbart. "Vores menneskelige hud kan strække sig omkring 50 procent, men vores AISkin kan strække op til 400 procent af sin længde uden at gå i stykker, " siger Binbin Ying, en gæstende ph.d. kandidat fra McGill University, der leder projektet i Lius laboratorium. Forskerne har for nylig offentliggjort deres resultater i Materialer Horisonter .

Den nye AISkin kunne åbne døre til hudlignende Fitbits, der måler flere kropsparametre, eller en klæbende touchpad, du kan klæbe på overfladen af ​​din hånd, tilføjer Liu. "Det kunne fungere for atleter, der ønsker at måle stringens i deres træning, eller det kunne være en bærbar touchpad til at spille spil."

Det kunne også måle fremskridtet med muskelrehabilitering. "Hvis du skulle sætte dette materiale på en handske af en patient, der rehabiliterer deres hånd, for eksempel, sundhedspersonalet ville være i stand til at overvåge deres fingerbøjningsbevægelser, " siger Liu.

En anden applikation er i blød robotteknologi - fleksible bots lavet fuldstændigt af polymerer. Et eksempel er bløde robotgribere, der bruges på fabrikker til at håndtere sarte genstande såsom pærer eller mad.

Forskerne forestiller sig AISkin blive integreret i bløde robotter for at måle data, uanset om det er temperaturen på maden eller det nødvendige tryk for at håndtere skøre genstande.

I løbet af det næste år, Lius laboratorium vil være fokuseret på at forbedre deres AISkin yderligere, sigter på at formindske størrelsen af ​​AISkin-sensorer gennem mikrofabrikation. De vil også tilføje bio-sensing-egenskaber til materialet, giver den mulighed for at måle biomolekyler i kropsvæsker såsom sved.

"Hvis vi fremmer denne forskning yderligere, det kunne være noget, vi tager på som en 'smart bandage, '" siger Liu. "Sårheling kræver åndbarhed, fugtbalance - ionisk hud føles som det naturlige næste skridt."