Наукова революція: як електронна шкіра повертає чутливість

Медицина розвивається шаленими темпами. Повірте, це не просто заїжджена фраза, яку використовують медійники для яскравого акценту. Пересадкою серця, реставрацією обличчя або реплантацією пальця (хірургічне приживлення відокремленої від організму кінцівки або її частини) вже мало кого здивуєш. Навіть пересадка шкіри вже не викликає захвату, як раніше.

Втім, що ви скажете на те, що вчені активно розробляють електронну шкіру? Ба більше, вони займаються цим не один десяток років!

Що таке електронна шкіра?

Електронна шкіра (або ж її ще називають e-skin) — це не якийсь додаток в телефоні, як можна подумати з назви. Це — гнучкий та розтяжний електронний пристрій, який імітує функції людської шкіри.

Електронна шкіра візуально нагадує наліпку або ж переводні-тату, які так полюбляють діти. Лишень погляньте на це фото!

Структура електронної шкіри

Попри те, що на перший погляд e-skin виглядає супер-незрозуміло та складно, все стає набагато простіше, якщо розібратись в її структурі. Електронна шкіра складається з сітки з 4х4 сенсорних блоків. Кожен блок має три шари: нижній субстрат, п’єзорезистивний шар і п’єзорезистивний виступ.

Тепер розглянемо кожен шар детальніше.

• Нижній субстрат: Він утворює основу для електронної шкіри та містить електроди. Ці електроди нанесені за допомогою технології MEMS, відомої своєю здатністю створювати точні мікромеханічні структури на кремнієвих чіпах.
• П’єзорезистивний шар: Цей шар розташований на електродах і змінює свою електричну опірність при прикладенні тиску. Ця зміна опору дозволяє системі виявити тиск.
• П’єзорезистивний виступ: Це невеликий, куполоподібний виступ, виготовлений з ПДМС (полідиметилсилоксану — силіконового полімеру). Він розташований на верхній частині п’єзорезистивної плівки і концентрує тиск на чутливому шарі нижче.

Які функції виконує електронна шкіра?

У вас може виникнути логічне запитання — як саме та у яких галузях використовується e-skin? Насправді, це надзвичайно революційна технологія, оскільки її активно застосовують в робототехніці, протезуванні, охороні здоров’я та побутовій електроніці.

Робототехніка: у галузі робототехніки електронну шкіру можна використовувати для надання роботам сенсорної чутливості. Завдяки цьому вони зможуть взаємодіяти із довкіллям природнішим та більш схожим на людський способом.

Протезування: електронна шкіра дає потенціал для вдосконалення систем управління протезами кінцівок та іншими приладами, під’єднаними до тіла людини. Ця технологія може допомогти надати чутливість протезу та полегшити його використання для тих, хто цього потребує.

Охорона здоров’я: у медицині ця технологія може застосовуватися для безперервного та неінвазивного (процедура без проникнення в тіло) моніторингу життєво важливих показників пацієнтів, зокрема пульсу чи артеріального тиску. Крім цього, електронну шкіру можна використовувати для доставки ліків всередину організму, моніторингу загоєння ран та навіть забезпечення персоналізованої реабілітаційної терапії.

Побутова електроніка: тут мова йде про інноваційні гаджети. Наприклад, «розумні» годинники чи одяг з функцією моніторингу здоров’я в режимі реального часу (так-так, і над такими проєктами працють!). Також електронна шкіра дозволяє розробляти інтерактивні поверхні й тканини, які реагують на дотик. Це можуть бути «розумні» стіни чи одяг зі здатністю змінювати колір та малюнок.