Zbulimi i një lloji të ri të "lëkurës elektronike" të lakueshme, vetë-shëruese dhe plotësisht të riciklueshme ka aplikime të gjera në monitorimin e shëndetit, robotikë, protetikë dhe pajisje të përmirësuara biomjekësore.
Një studim i publikuar në Përparimet Shkenca tregon një lëkurë të re elektronike (ose thjesht e-skin) që ka një sërë veçorish duke përfshirë lakueshmërinë, vetë-shërimin dhe riciklueshmërinë e plotë kur krahasohet me njeriun lëkurë1Lëkura, organi ynë më i madh, është mbulesa me mish kur shihet nga jashtë. Lëkura jonë është një organ shumë i gjithanshëm i cili vepron si një mburojë e papërshkueshme nga uji, izoluese dhe mbron trupin tonë nga një sërë rreziqesh ose faktorësh të jashtëm, p.sh. dëmtimi i diellit. Disa nga funksionet e lëkurës janë rregullimi i temperaturës së trupit, mbrojtja e trupit nga marrja e substancave toksike dhe gjithashtu nxjerrja e substancave toksike (së bashku me djersën), mbështetja mekanike dhe imunologjike dhe prodhimi i vitaminë D që është shumë e rëndësishme për kockat tona. Lëkura është gjithashtu një sensor i madh me nerva të bollshëm për të komunikuar në çast me trurin.
Studiuesit në mbarë botën kanë punuar në zhvillimin e llojeve dhe madhësive të ndryshme të pajisjeve të veshura e-lëkurat' me synimin për të provuar të imitojë biologjik lëkura dhe funksionet e saj të ndryshme. Ekziston një nevojë e madhe për pajisje fleksibël dhe të shtrirë për integrim pa probleme me lëkurën e njeriut të butë dhe të lakuar. Nanoshkallë (10-9m) materialet mund të sigurojnë shkathtësinë e kërkuar mekanike dhe elektrike duke zëvendësuar silikonin e ngurtë që zakonisht është përdorur më parë. Ekipi i udhëhequr nga Dr. Jianliang Xiao në Universitetin e Kolorados, Boulder, SHBA ka zhvilluar me sukses një lëkurë artificiale elektronike (e-skin) me synimin për të përkthyer prekjen ndijore të lëkurës së njeriut në robotë dhe proteza. Kjo përpjekje është në drejtimin që në të ardhmen të kemi një teknologji të “vishet”, e cila do të kishte potencial dhe vlerë të madhe në fushën mjekësore, shkencore dhe inxhinierike.
E-skin: vetë-shëruese dhe e riciklueshme
E-skin is a thin, translucent material having a roman type of covalently bonded dynamic polymer network, called polyimine, which is laced with silver nanoparticles for improved mechanical strength, chemical stability and electrical conductivity. This e-skin also has sensors embedded in it to measure pressure, temperature, humidity and air flow. This e-skin is being considered remarkable because it has been incorporated with many features which make it an extremely closer mimic of the human skin. It is highly malleable and can be easily set onto curved surfaces (e.g. human arms and legs, robotic hands) by applying moderate heat and pressure to it without introducing excessive stresses. It has amazing self-healing properties wherein upon any cut or damage caused by an external circumstance, the e-skin recreates the chemical bonds between the two separated sides restoring the matrix for its proper functionality and returning to its original bonded state.
Nëse kjo e-skin bëhet e papërdorshme për ndonjë rrethanë, ajo mund të riciklohet plotësisht dhe të kthehet në një e-skin krejt të re duke e vendosur në një zgjidhje riciklimi që "lëngizon" materialin ekzistues të e-skin dhe e kthen atë në " i ri” e-skin. Kjo zgjidhje riciklimi - një përzierje e tre përbërjeve kimike të disponueshme në treg në etanol - degradon polimeret dhe nanogrimcat e argjendit fundosen në fund të tretësirës. Këta polimerë të degraduar mund të përdoren sërish për të krijuar e-skin të ri funksional. Ky vetë-shërim dhe riciklim i cili arrihet në temperaturën e dhomës i atribuohet lidhjes kimike të polimerit të përdorur. Avantazhi i rrjetit polimer të poliiminit është se ai është i kthyeshëm dhe mund të thyhet dhe riciklohet ndryshe nga shumica e materialeve termostatore konvencionale, të cilat nuk mund të riformohen ose ripërpunohen ose riciklohen për shkak të lidhjeve të pakthyeshme brenda rrjeteve të tyre polimerike të ndërlidhura. Kjo është më e fortë se vetë lëkura e njeriut dhe mund të përdoret si një përmirësim për të dhe jo si zëvendësim. Është gjithashtu e këndshme për t'u prekur dhe ndihet pothuajse si lëkurë e vërtetë, e cila mund ta bëjë atë si një agjent mbulues në të ardhmen, të themi pajisjet elektronike.
Eco-friendly and low on cost properties of e-skin have been hailed and such e-skin could greatly reduce electronic waste and environmental impact and could be highly usable and popular with manufacturers across different fields. Though it may sound farfetched at the moment, this reuse technology could also be similarly applied to old electronics items as well. In fact, modern day fitness trackers and health monitors once damaged add to the growing mountain of e-waste compounding environment related problems. The e-skin could be worn around our necks or on our wrists and these could be like flexible wearables or temporary tattoos and whenever they get damaged they can be recycled and reused. Since e-skin is flexible, it can be bent and twisted and can be made customized according to the wearer. The technology opens up avenues for intelligent robotikë in which such a pleasant to feel and confortable electronic skin can be wrapped around the body of a robot or an artificial limb. To elaborate, a prosthetic arm or leg which is wrapped in this electronic skin can allow the wearer to respond to temperature and pressure changes because of the multiple sensors incorporated in it. The robotics arms or legs fitted with such an e-skin can make the robots act more delicately towards humans and be more safe and reliable. For example, e-skin could be specifically fitted to a robot handling a baby or a fragile elderly and thus robot will not be applying too much force. Another application of e-skin can be potentially in hazardous environments or high-risk jobs. It is plausible that this technology could be used with virtual buttons, controls or doors that would enable any operation without human physical interaction, for example in explosives industry or other dangerous lines of work, and thus this e-skin maybe able to decrease the chances of any human injury.
Shtimi i ekranit në e-skin
Një ekip studiuesish në Universitetin e Tokios kanë shtuar së fundmi një ekran2(micro-LED) to ultrathin, band aid-style e-skin patches to enable display of different signs of health monitoring in real time (e.g. measuring glucose levels in people with diabetes or the moving waveform of an electrocardiogram of a heart pacient). These patches have a stretchable wiring and thus can bend or stretch to up to 45 precent based upon the movement of the wearer. These are considered as having the most flexible and durable design in recent times. The continuous shedding of human skin cells could mean that the patch might fall off after a few days but this can be worked around.
Ky studim, i udhëhequr nga profesori Takao Someya, thekson se një ekran i tillë mund të përdoret përfundimisht për të mundësuar leximin dhe komunikimin e informacionit mjekësor në një mënyrë të qetë dhe të lehtë, jo vetëm për pacientët, por edhe për anëtarët e familjes, kujdestarët dhe profesionistët shëndetësorë personalisht ose madje. nga distanca. Do të merrte edhe mesazhe. Studiuesit synojnë të përmirësojnë më tej besueshmërinë e patch-it, ta bëjnë atë më me kosto efektive dhe gjithashtu të rrisin prodhimin e tij për një shtrirje më të gjerë në mbarë globin. Synimi i tyre është ta hedhin në treg këtë pajisje deri në fund të vitit 2020.
Sfidat përpara
Zhvillimi i e-skin është një kërkim i ri shumë emocionues, megjithatë, një nga vetitë themelore të tonë - fleksibiliteti dhe aftësia për shtrirje - ende nuk është arritur me sukses nga e-skin. Lëkura elektronike është e butë, por jo aq elastike sa lëkura e njeriut. Sipas autorëve, siç qëndron materiali gjithashtu nuk është shumë lehtë i riprodhueshëm. Një reduktim i lehtë në performancën e përgjithshme të ndijimit në një pajisje e-skin të ripërpunuar/ricikluar u pa në krahasim me një modul të ri, kjo duhet të adresohet plotësisht me kërkime të mëtejshme. Fushat magnetike të përdorura nga e-skins janë gjithashtu mjaft të larta dhe duhet të zvogëlohen. Aktualisht pajisja furnizohet me energji nga një burim i jashtëm që është shumë jopraktik, por duhet të jetë e mundur që në vend të kësaj të ketë bateri të ringarkueshme dhe të vogla për të fuqizuar pajisjen. Dr.Xiao dhe ekipi i tij duan të përsosin këtë produkt dhe të përmirësojnë zgjidhjen e shkallëzimit në mënyrë që të paktën pengesat ekonomike të mund të kapërcehen dhe kjo e-skin duhet të jetë më e lehtë për t'u prodhuar dhe vendosur në robotë, proteza ose pajisje mjekësore ose çdo gjë tjetër.
***
{Mund të lexoni punimin origjinal kërkimor duke klikuar lidhjen DOI të dhënë më poshtë në listën e burimeve të cituara}
Burimi (s)
1. Zou Z et al. 2018. Lëkura elektronike e rikuperueshme, plotësisht e riciklueshme dhe e lakueshme e mundësuar nga nanokompoziti dinamik kovalent termoset. Përparimet Shkenca. https://doi.org/10.1126/sciadv.aaq0508
2. Someya T. 2018. Monitorim i vazhdueshëm i shëndetit me sensorë ultrafleksibil në lëkurë. Simpoziumi i Takimit Vjetor të AAAS, Austin, Teksas, 17 shkurt 2018.
