Главная / Новости / Ученые на пороге изобретения искусственной кожи высокой чувствительности

Ученые на пороге изобретения искусственной кожи высокой чувствительности

12.08.2013г.

Ученые на пороге изобретения искусственной кожи высокой чувствительности

Используя крошечные частицы золота и определенный вид смолы, группа ученых из Израильского технологического института Техниона определила, как разработать новый вид гибкого датчика, который в один прекрасный день может быть введен в электронную кожу, или искусственную кожу. Если ученые поймут, как присоединить электронную кожу к протезу, люди с ампутированными конечностями смогут вновь чувствовать определенные изменения вокруг. Полученные результаты опубликованы в июньском выпуске ACS Applied Materials & Interfaces.

Секрет кроется в способности датчика обнаруживать три вида данных одновременно. «Хотя современные виды электронной кожи реагируют только на прикосновение, изобретение команды Техниона может одновременно ощущать прикосновение, влажность и температуру, как и обычная кожа», — говорит руководитель исследования профессор Хоссам Хайк, — «Кроме того, новая система, по крайней мере, в 10 раз более чувствительна, чем другие существующие сенсорные системы электронной кожи».

Исследователи уже давно заинтересованы в разработке гибких датчиков, но существовали проблемы относительно адаптации их для реального использования. Чтобы ввести его в обиход, гибкий датчик должен будет работать при низком напряжении (чтобы он был совместим с батареями в современных портативных устройствах), измерять широкий диапазон давления, и осуществлять несколько измерений за раз, включая влажность, температуру, давление и присутствие химических веществ. Кроме того, производство таких датчиков должно быть легким, быстрым и дешевым.

Датчик команды Техниона обладает всеми этими качествами.

Секрет заключается в использовании наночастиц с монослойным покрытием, которые размером лишь 5-8 нанометров в диаметре.

Они сделаны из золота и окружены присоединяющимися молекулами, называемыми лигандами. «В самом деле, наночастицы с монослойным покрытием напоминают по структуре цветы, где центр цветка из золота или металлических наночастиц, а лепестки из монослойных органических лигандов, которые, как правило, защищают его», — говорит Хайк.

Команда обнаружила, что, когда эти наночастицы помещают поверх основания, в этом случае, изготовленного из ПЭТ (гибкий полиэтилентерефталат), пластика используемого в производстве напитков с газировкой, полученное соединение проводит электричество по-разному в зависимости от того, как изогнуто было основание (Изгиб сближает некоторые частицы, что увеличивает быстроту прохождения электронов между ними.) Это электрическое свойство позволяет датчику обнаружить большой диапазон давления, от десятка миллиграммов до десятка граммов. «Датчик очень стабилен и может присоединяться к любой форме поверхности, сохраняя при этом свои функции», — говорит доктор Нир Пелед, руководитель Центра диагностики и исследований торакального рака при Медицинском центре Израиля Шеба, который не принимал участия в проведении исследования.

Путем изменения толщины основания, а также материала, из которого оно состоит, ученые могут изменять чувствительность датчика. Так как датчики являются регулируемыми, в будущем они смогут выполнять целый ряд других задач, включая мониторинг нагрузки мостов и обнаружение трещин в двигателях.

«На самом деле, разработка искусственной кожи, как биосенсора Хайком и его командой является прорывом, который водворяет нанотехнологии на передний план диагностических эры», — говорит доктор Пелед.

В исследовательскую группу также входили Мейтал Сегев-Бар и Григорий Шустер, аспиранты из Института нанотехнологий Рассела Бери при Технионе, а также Авигаейл Лендмен и Маайан Нир-Шапира, студенты факультета химической инженерии Техниона.


Источник: sciencedaily.com



Смотрите также: