Создана нежная, способная залечивать раны искусственная кожа
Кожа — самый большой орган человека. Не научившись создавать кожу, мы робота не сделаем
В последние годы робототехники и материаловеды всего мира пытаются создать искусственные системы, подобные органам человеческого тела. К ним относится и искусственная кожа.
Исследователи из Университета Дунхуа в Китае и Юлихского центра нейтронных наук (JCNS) в Германии разработали искусственную ионную кожу на основе самовосстанавливающейся эластичной наносетки. Это — переплетенная структура, напоминающая кожу человека.
Кожа человека
«Кожа — самый большой орган человеческого тела. Она действует и как защитный слой и как сенсорный интерфейс. Она предохраняет тело и чутко воспринимает окружающий мир», — говорит Шэнтонг Сан, один авторов исследования. — «С быстрым развитием искусственного интеллекта и мягкой робототехники исследователи пытаются дать роботам-гуманоидам «искусственную кожу», которая воспроизводит все механические и сенсорные свойства человеческой кожи, чтобы такие роботы могли воспринимать постоянно меняющий мир, также как мы».
Человеческая кожа представляет собой очень сложную систему. Она ощущает изменение давления, деформацию своей поверхности и колебания температуры, улавливая возникающие в ней ионные токи.
У нее есть и другие важнейшие качества, пока для искусственной кожи недоступные. Сан говорит: «Кожа способна заживлять раны за несколько дней, полностью восстанавливая свою структуру и функции. Что еще более важно, в течение примерно 1 миллиона циклов деформации в год, возникающих при каждом движении тела, свойства кожи не ухудшаются».
Кожа как наноматериал
«Во время наших исследований мы заметили, что кожа человека сочетает в себе несколько замечательных свойств, которые определяется жестким каркасом из коллагеновых фибрилл, встроенных в мягкую переплетенную эластиновую матрицу», — говорит Сан. — «И каркас и матрица не только заживают на ране, но и придают коже высокую прочность на разрыв».
Исследователи разработали новую искусственную кожу на основе самовосстанавливающейся наносетки и ионной матрицы, которые могут воспроизводить функции коллагена и эластина. В результате получился материал, похожий на кожу человека, — мягкий на ощупь, но крепкий при растяжении. Кроме того, эта искусственная кожа может самостоятельно восстанавливаться после повреждения, устойчива к усталости и быстро реагирует на деформации формы, что особенно важно для сенсорных приложений.
Эту искусственную кожу уже можно использовать для роботов, но у нее есть и недостаток: она неустойчива в очень сухих условиях. Человеку в таких условиях тоже непросто, но хотелось бы, чтобы искусственная кожа подходила и для мягких роботов, работающих более суровых условиях, чем может выдержать человек. Так что есть над чем работать.
