ساخت پوست مصنوعی که مانند پوست مار گرما را حس می کند

مار افعی از طریق روزنه های روی دهان خود می تواند حرارت بدن طعمه خود را حس کنند.از همین رو دانشمندان در Caltech و ETH زوریخ پوست مصنوعی که با استفاده از مکانیسم مشابه پوست مار عمل میکند را توسعه داده اند که می تواند تغییرات درجه حرارت را تشخیص داده و بعنوان بانداژ های هوشمند جهت هشدار وجود عفونت در زخم استفاده گردند.

این عضو بروی بدن مار شامل یک غشای حساس است که می تواند به گرمای بدن یک حیوان تا فاصله یک متری واکنش نشان دهد.وقتی غشا گرم می شود کانال یون باز شده و جریان یون کلسیم  بوسیله سیگنال های الکتریکی به وجود شکار هشدار می دهد. بنابراین ،این ماده جدید با استفاده از یک عملکرد و مکانیزم مشابه برای تغییرات بسیار کوچک در دما استفاده می شود.در این مورد این غشا یک فیلم شفاف انعطاف پذیر به ضخامت 20 میکرومتر است که از آب و پکتین ساخته شده و معمولا در دیواره گیاهان یافت می شود.
عملکرد آن مانند ارگان حسی مار بوده که افزایش دما باعث افزایش یون کلسیم می شود ، اما در اینجا دلیل آن بواسطه شکستن پیوند مولکلول های ضعیف پکتین است که پژوهشگران با استفاده از یک مولتی متر در الکترودهای تعبیه شده در فیلم توانستند این تغییرات دمایی را شناسایی کنند.
لازم به ذکر است این اولین پوست مصنوعی برای تشخیص نوسانات درجه حرارت نیست.بلکه یکسال پیش محققان موفق شده بودند به وسیله نانوذرات طلا و نانو سیم ها پوست کاغذی قابل پوشیدن wearable را با همین عنوان تولید کنند.

اما به گفته محققان ، فیلم پکتین بمراتب دقیقتر و کوچکتر است و قادر به تشخیص تغییرات کوچک دمایی در محدود 5 تا 41 درجه سانتیگراد میباشد. این فناوری میتواند بعنوان یک پوست جدید بروی پروتز ها و اعضای مصنوعی بدن قرار گرفته و به گونه ایی کارآمد تر هشدار های حرارتی را به اعصاب منتقل کنند.همچنین کاربرد دوم آن در زمینه پزشکی استفاده به عنوان بانداژ های هوشمند است که به تغییرات حرارتی بدن واکنش نشان می دهد که نسبت به اختراع محققان استرالیایی مبنی بر تولید الیافی که در اثر تغییر حرارت تغییر رنگ می دهند ،دقیق تر عمل میکند. شکل زیر الیافی را نشان می دهد که در سال 2011 توسط پژوهشگران استرالیایی توسعه یافت :

فناوری حال حاضر بر پایه پکتین است که به فور در صنایع قضایی از ساختار ژلاتینی گیاهی و میوه جات و سبزیجات به دست می آید که برای ژله کردن مربا نیز مورد مصرف قرار میگیرد و ازینرو بسیار ارزان قیمت است.اما گذشته از این موضوع این تیم پژوهشی میخواهد به وسیله این عامل حسایت دمایی را تا 90 درجه سانتیگراد افزایش دهد که میتواند به عنوان پوست و سنسور حرارتی برای ربات ها استفاده گردد.این پژوهش در مجله علوم رباتیک به چاپ رسیده است و امید می رود بتواند نقش موثری در بانداژهای هوشمند و منسوجات پوشیدنی به عنوان حسگر دمایی داشته باشد.

دانلود فیلم

منابع و اطلاعات بیشتر:

Paper Skin Multisensory Platform for Simultaneous Environmental Monitoring

A smart bandage reveals healing

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *