Umelá pokožka z nanovlákien

15.9.2010 20:11:33 | Q
Science Daily | Počet zobrazení: 1941x

Vedcom z Kalifornskej univerzity sa podarilo vyvinúť elektronický materiál z polovodičových nanovlákien, ktorý je citlivý na tlak a jedného dňa by mohol mať význam v spojení s označením „tenká pokožka“.

 

„Chceme mať materiál, ktorý funguje ako ľudská pokožka, čo v sebe zahŕňa aj schopnosť cítiť dotyk objektov,“ povedal Ali Javey, ktorý viedol výskumný tím.

Umelá pokožka, nazývaná tiež „e-pokožka“, ktorú vyvinuli na univerzite je prvým materiálom tohto typu vytvoreným z jednokryštálových polovodičov.

Umelá pokožka citlivá na dotyk by mohla prekonať jeden z mnohých problémov robotiky: prispôsobenie množstva potrebnej sily na udržanie a manipuláciu širokému okruhu objektov.

„Ľudia vedia, ako držať krehké vajce,“ povedal Javey. „Ak chceme mať niekedy robota, ktorý dokáže z umývačky vyložiť riad, musíme mať istotu, že žiaden z pohárov na víno nerozbije.“

Dlhodobým cieľom by mohlo byť využitie e-pokožky na obnovenie vnímania hmatom u pacientov s umelými končatinami, to však vyžaduje aj pokrok v oblasti integrácie elektronických zariadení do nervového systému človeka.

Predchádzajúce pokusy o vytvorenie umelej pokožky sa spoliehali na organické materiály, ktoré sú flexibilnejšie.

„Problémom je, že organické materiály sú zlé polovodiče, čo znamená, že z nich vyrobené elektrické prístroje by vyžadovali vysoké napätie,“ povedal Javey. „Anorganické materiály, napríklad kryštalický kremík, majú naopak veľmi dobré elektrické vlastnosti a fungujú aj pri nízkom napätí. Sú tiež chemicky stabilnejšie. V minulosti ale boli málo flexibilné a ľahko sa lámali. Nedávno však niektoré skupiny vedcov, medzi nimi aj tá naša, ukázali, že je možné vytvoriť pružný materiál aj z miniatúrnych pásov anorganických látok.“

Nová technika navrhnutá v Kalifornii funguje opačne ako valček na odstraňovanie psích chlpov z čalúneného nábytku. Jednotlivé „vlasy“ z nanovlákien rozmiestňuje.

Vedci najskôr naniesli germániovo/kremíkové vlákna na okrúhly bubon, na ktorý potom pridali lepkavú zložku - polyimidový film. Ako sa bubon točil, vlákna sa zachytávali na materiáli.

Pri výrobe e-pokožky vedci aplikovali nanovlákna na štvorcovú maticu s 18x19 dielikmi, ktorej dĺžka strany bola 7 centimetrov. Každý dielik obsahoval tranzistor tvorený stovkami polovodičových nanovlákien. Ten potom pripojili ku gume citlivej na tlak. Na fungovanie systému bolo potrebné napätie menšie než 5 voltov a aj po 2000 ohnutiach si zachoval svoju robustnosť.

Vedci ukázali, že e-pokožka zachytí tlak v rozsahu 0 až 15 kPa, čo je porovnateľné s pôsobením síl, ktoré potrebujeme na každodennú činnosť.

Vedci uviedli, že ide o „prvú makroskopickú integráciu usporiadaných meteriálov z nanovlákien do funkčného systému“.

originál článku