Создать искусственную кожу, способную воспринимать давление или тепло и передавать данные о них нервной системе, до сих пор было возможно только с помощью относительно жесткой электроники, но сейчас такой материал создан.
Ученые Стэнфордского университета впервые разработали необходимые компоненты, чтобы сделать искусственную кожу абсолютно мягкой, воспринимающей и передающей тактильные стимулы. При этом она такая же тонкая, как и внешний слой кожи. Система содержит полностью растяжимые электронные компоненты, которые преобразуют такие стимулы, как давление или температура, в электрические импульсы, а также включает искусственные синапсы для связи с мозгом.
Как пишут ученые в Science, важнейшим компонентом кожной системы является растягиваемый транзистор, состоящий из трех слоев гибкого пластика с необходимыми электрическими свойствами. В отличие от ранее доступных гибких транзисторов, они могут работать при очень низком напряжении - всего 0,5 в. Вейчен Ванг, ведущий автор работы, пишет в в пресс-релизе:
Большая часть проблемы заключалась в том, чтобы усовершенствовать кожные электронные материалы так, чтобы их можно было интегрировать в достаточно сложные схемы, способные генерировать импульсы, похожие на нервные. Кроме того, рабочее напряжение должно быть достаточно низким, чтобы искусственную кожу можно было безопасно использовать на человеческом теле.
Второй компонент, который соединяет эти схемы и датчики с биологической нервной системой, - это искусственный синапс. Он тоже состоит из транзистора, изготовленного из пластмассы, но не является частью цепи, а регулирует поток электричества к электроду, прилегающему к мышце.
Исследователи продемонстрировали на крысах, что их кожная система работает: сигналы, генерируемые электронной кожей, смогли вызвать разряды нейронов в моторной коре головного мозга животных, которые реагировали на эти стимулы подергиваниями мышцы в ноге.
По мнению ученых, их искусственная электронная кожа открывает широкие возможности для создания новых протезов конечностей, способных не только восстанавливать движения и функцию хватания, но и обеспечивать сенсорную обратную связь, которая поможет пользователю более точно управлять протезом. Искусственная кожа может быть использована и в новых типах роботов или в медицинских устройствах.
