Kunstig hud sveder på kommando

Efter gennembruddet med deres første svedende kunstige hud for to år siden, har Danqing Lius tværfaglige team ikke siddet stille. Deres mål:en kunstig hud, der sveder så naturligt som muligt. Det er de lykkedes med, som det kan læses i deres artikel i Angewandte Chemie . Der forklarer de, hvordan det lykkedes dem at være det første hold i verden, der præcist kunne kontrollere, hvor, hvornår og hvor meget en kunstig hud sveder, og også hvor væsken samler sig.

Svedende robotter

I det tidligere gennembrud af holdet blev det klart, at en kunstig hud, der kan svede på kommando, kunne have mange praktiske anvendelser. Dengang kunne den kunstige hud udskille væsken jævnt og lige overalt. En jævnt svedende kunstig hud kan hjælpe med at afkøle overfladen på robotter. I sociale applikationer kunne det hjælpe med at gøre robotten så menneskelig som muligt, hvilket inkluderer sveden. Eller overvej specielle bandager, der kan levere kontrollerede lægemidler til menneskelig hud eller til en såroverflade, såsom en forbrænding.

Disse applikationer vil kun blive mere håndgribelige, da denne nye opfindelse giver dem mulighed for at kontrollere, hvor den kunstige hud udskiller væske inden for få mikrometer. Ikke nok med det, men forskerne kontrollerer nu, hvor meget og hvor længe væsken frigives af den kunstige hud, samt hvor væsken samler sig, og hvornår det er tid til at genabsorbere den.

Frigivelsen af ​​væske stimuleres af UV-lys. Ved derefter at påføre spænding til det underliggende elektriske net, samler væsken sig på de ønskede steder. Gennem smart design af gitteret kan dette styres fuldstændigt og skaber et meget naturligt svedmønster. Tænk på dig selv:På en varm dag samler sveden sig også bestemte steder i dit ansigt. Denne kunstige hud bringer os et stort skridt tættere på at efterligne hudens naturlige adfærd.

Multidisciplinært team

Danqing Liu, adjunkt ved afdelingen for Kemiteknik og Kemi og tilknyttet ICMS-instituttet, og postdoc YuanYuan Zhans drivkraft og entusiasme smitter alle, der taler til hende. I Lius særlige laboratorium har hun samlet et unikt tværfagligt team omkring sig. Laboratoriet har også udstyret til at lave elektroteknisk, kemisk og fysisk forskning i forbindelse med industrielt design, hvilket er ret exceptionelt på universitetet. Sammen forsker de i flere lovende materialer baseret på flydende krystaller, bedre kendt for LCD-skærme.

"Det er så fedt at se, hvad vores team kan udrette med disse materialer baseret på stimuli udefra!" Liu forklarer entusiastisk. "Jeg har en meget bred teknisk baggrund, så jeg kan brainstorme med hvert teammedlem. Alligevel var alles specialer afgørende for at opnå de resultater, som vi nu viser."

Unik kombination af egenskaber

Det, der gør denne nye iteration af kunstig hud af Lius team så unik, er den vidtrækkende kontrol, de har over hudens adfærd:udskillelse, dispergering eller opsamling og reabsorbering af væsken, en proces, som de styrer via gratis UV-lys og elektricitet. Ikke overraskende skaber deres arbejde begejstring inden for materialevidenskab.

"Min motivation er at udvikle nyttige materialer. Jeg kan derfor godt lide at starte et projekt med et klart mål for øje. I dette tilfælde leder vi efter et nyt materiale til en nyttig medicinsk anvendelse," siger Liu. "Og det tager tid. Det kan virke som om det nu går hurtigt, men fra den første inspirerede idé til hvor vi er nu med dette gennembrud har det taget os over ti år. Og vi er ikke færdige endnu.

"Vi startede med ideen om at se, hvad vi kunne gøre med flydende krystaller i blød robotteknologi i 3D. Fokus flyttede derefter til et 2D-robotskin. Vi var opsatte på at komplementere traditionel robotteknologi i stedet for at konkurrere med den. Med skindet fandt vi ud af at vi kunne kontrollere topologien (bjerge og dale på mikrometerskalaen).

"Vi kunne bruge det som en belægning til at ryste sand af Mars Rover's solpaneler, for eksempel. En anden applikation, vi har udarbejdet, er at veksle mellem klæbrige og ikke-klæbende sektioner af belægningen. Ved at vælge hvilket materiale der er på toppene af bjergene og som er i dalene, kunne vi sikre, at noget er klistret eller ej. Dette kunne være en bedre metode end en vakuumkop, især til skrøbelige eller sarte dele som tyndt glas."

Og dette bringer os til Lius teams aktuelle forskning. Sammen arbejder de på den ene drøm:ikke blot at efterligne naturen, men hjælpe den med at udvikle sig ved at tilføje til det, der allerede er muligt. Og det virker rimeligt at konkludere, at de lykkes med at gøre det med deres unikke flydende krystalmaterialer. + Udforsk yderligere

Kunstig hud heler sår og får robotter til at svede