Engineering-onderzoekers van de Universiteit van Toronto hebben een superrekbare, transparante en zelfaandrijvende sensor die de complexe sensaties van de menselijke huid registreert.

Nagesynchroniseerde kunstmatige ionische huid - of kortweg AISkin - geloven de onderzoekers dat de innovatieve eigenschappen van AISkin kunnen leiden tot toekomstige vooruitgang in draagbare elektronica, persoonlijke gezondheidszorg en robotica.

"Omdat het hydrogel is, het is goedkoop en biocompatibel - je kunt het op de huid aanbrengen zonder toxische effecten. Het is ook erg klevend, en het valt niet af, dus er zijn zoveel mogelijkheden voor dit materiaal, "Professor Xinyu Liu, wiens lab is gericht op de opkomende gebieden van ionische huid en zachte robotica.

De zelfklevende AISkin is gemaakt van twee tegengesteld geladen vellen rekbare stoffen die bekend staan ​​als hydrogels. Door negatieve en positieve ionen over elkaar te leggen, de onderzoekers creëren wat ze een "sensing junction" noemen op het oppervlak van de gel.

Wanneer de AISkin wordt belast, vochtigheid of veranderingen in temperatuur, het genereert gecontroleerde ionenbewegingen over de detectieverbinding, die kunnen worden gemeten als elektrische signalen zoals spanning of stroom.

"Als je naar de menselijke huid kijkt, hoe we warmte of druk voelen, onze neurale cellen geven informatie door via ionen - het is echt niet zo anders dan onze kunstmatige huid, ' zegt Liu.

AISkin is ook uniek sterk en rekbaar. "Onze menselijke huid kan ongeveer 50 procent uitrekken, maar onze AISkin kan tot 400 procent van zijn lengte uitrekken zonder te breken, " zegt Binbin Ying, een bezoekende Ph.D. kandidaat van de McGill University die het project leidt in Liu's lab. De onderzoekers publiceerden onlangs hun bevindingen in Materialen Horizons .

De nieuwe AISkin zou deuren kunnen openen naar huidachtige Fitbits die meerdere lichaamsparameters meten, of een zelfklevend touchpad dat u op het oppervlak van uw hand kunt plakken, voegt Liu toe. "Het zou kunnen werken voor atleten die de nauwkeurigheid van hun training willen meten, of het kan een draagbaar touchpad zijn om games te spelen."

Het zou ook de voortgang van spierrevalidatie kunnen meten. "Als je dit materiaal bijvoorbeeld op een handschoen van een patiënt zou doen die zijn hand revalideert, de gezondheidswerkers zouden hun vingerbuigende bewegingen kunnen volgen, ' zegt Liu.

Een andere toepassing is in zachte robotica:flexibele bots die volledig uit polymeren zijn gemaakt. Een voorbeeld zijn zachte robotgrijpers die in fabrieken worden gebruikt om delicate voorwerpen zoals gloeilampen of voedsel te hanteren.

De onderzoekers stellen zich voor dat AISkin wordt geïntegreerd in zachte robots om gegevens te meten, of het nu de temperatuur van voedsel is of de druk die nodig is om broze voorwerpen te hanteren.

In het komende jaar, Liu's lab zal zich richten op het verder verbeteren van hun AISkin, gericht op het verkleinen van AISkin-sensoren door middel van microfabricage. Ze zullen ook bio-sensing-mogelijkheden aan het materiaal toevoegen, waardoor het biomoleculen kan meten in lichaamsvloeistoffen zoals zweet.

"Als we dit onderzoek verder ontwikkelen, dit kan iets zijn dat we aantrekken als een 'slim verband, '" zegt Liu. "Wondgenezing vereist ademend vermogen, vochtbalans - een ionische huid voelt als de natuurlijke volgende stap."