Синяки появляются на коже человека как сигнал о повреждении кровеносных сосудов кожи на месте удара или надавливания. У роботов и протезов человеческих конечностей нет такой сигнальной системы о повреждениях. Поэтому ученые разработали искусственную кожу с синяками.
Она «чувствует» силу посредством ионных сигналов и меняет свой цвет с желтого на синякоподобный фиолетовый, давая визуальный сигнал о повреждении. Об этом исследовании сообщает ACS Applied Materials & Interfaces ,
Ученые разработали множество различных типов «электронной» кожи, которая воспринимает прикосновения путем передачи электронов. Однако эти электрические сенсоры не всегда биосовместимы, и это может ограничивать их использование в некоторых типах протезирования.
Другой материал для искусственного осязания – ионная кожа (I-skin). Она, подобно коже человека, в качестве носителей заряда использует ионы – положительно заряженные элементарные частицы. Ионопроводящие гидрогели обладают превосходной прозрачностью, растяжимостью и биосовместимостью, в отличие от электронной кожи.
Китайские ученые из университета Гонконга Ци Чжан и Шипин Чжу с коллегами решили разработать I-кожу, которая, помимо регистрации изменений электрического сигнала с приложенной силой, также могла изменять цвет, имитируя человеческие синяки.
Исследователи создали ионный органогидрогель, который содержал молекулу под названием спиропиран – она при механическом воздействии меняет цвет с бледно-желтого на голубовато-пурпурный. При тестировании гель показал изменения цвета и электропроводности при растяжении или сжатии, а фиолетовый цвет сохранялся в течение 2 – 5 часов, прежде чем снова стать желтым.
Ученые прикрепляли кусочки изобретенной ими ионной кожи к различным частям тела добровольцев – к пальцам, рукам и коленям. Изгиб или растяжение вызвали изменение электрического сигнала, но синяк, как на человеческой коже, сразу не появлялся. Только многократное сильное нажатие, удары и защемление приводили к изменению цвета.
Исследователи говорят, что I-кожа, которая реагирует, как человеческая кожа, с точки зрения электрических и оптических сигналов, открывает новые возможности для обнаружения повреждений в протезах и робототехнике.