چند سالی است که دانشمندان موفق شده‌اند پوست مصنوعی را با قابلیت لمس و انتقال احساسات در آزمایشگاه تولید کنند و امکان بازیابی بخش‌های از بین رفته بدن را فراهم آورند.
ایران نوشت: چند سالی است که دانشمندان موفق شده‌اند پوست مصنوعی را با قابلیت لمس و انتقال احساسات در آزمایشگاه تولید کنند و امکان بازیابی بخش‌های از بین رفته بدن را فراهم آورند.
ولی هم‌اکنون گروهی از دانشمندان کره‌ای به این نتیجه رسیده‌اند که می‌توانند قابلیت‌های بیشتری در این زمینه ارائه دهند و با ساخت پوست الکترونیکی، به انسان امکان دهند تا بتواند به صورت سه‌بعدی احساس کند. این دستاورد جدید هفته گذشته برای نخستین بار معرفی شد تا توانمندی‌های انسان از آنچه تاکنون بود فراتر رود.
پوست الکترونیکی
به گزارش گیزمگ، پوست مصنوعی از لایه‌های میکروسکوپی تشکیل شده است که در هم تنیده شده‌اند و زمانی که فشرده می‌شوند، تغییر شکل می‌دهند. این نوع پوست که قابلیت پیوند به بدن انسان را دارد می‌تواند شدت فشار، جهت فشار و نوع شیء را تشخیص دهد و تمام این فرآیندها بسرعت انجام شود. محققان برای ساخت این پوست مصنوعی از ریزساختارهای موجود در سطح بیرونی بدن انسان الگوبرداری کرده‌اند که از این طریق بتوانند احساساتی مانند برش، فشار، ارتعاش، حرارت و... را انتقال دهند. برای ساخت این محصول مصنوعی از دو لایه نانوتیوب کربنی استفاده شده است که ریزساختارهایی از اشکال شش ضلعی را شامل می‌شوند و در هنگام ورود فشار می‌توانند عکس‌العمل متفاوت نشان دهند و مانند پوست واقعی به افراد کمک کنند.
محققان در آخرین تلاش‌های خود پوست مصنوعی را روی پوست بدن انسان در ناحیه بازو و مچ دست متصل کردند و به این نتیجه رسیدند که اگرچه پوست الکترونیکی به اندازه پوست واقعی نمی‌تواند حساس باشد و تشخیص دقیق دهد، ولی قابلیت‌های بیشتری را در اختیار انسان می‌گذارد که از جمله آنها می‌توان به درک کاملاً سه‌بعدی از محیط و اشیای پیرامون اشاره کرد. این پوست الکترونیکی که تراشه‌های هوشمند را شامل می‌شود قابلیت ارتجاعی دارد، به چرخش درمی‌آید، تغییرات دمایی را احساس می‌کند و حتی وزش شدید باد می‌تواند باعث تغییر حالت آن شود.
این نخستین باری است که دانشمندان موفق شده‌اند پوست مصنوعی مجهز به تراشه‌های الکترونیکی تولید کنند و قابلیت‌هایی بیش از پوست بدن انسان را در اختیار آن بگذارند. با این تفاسیر هم‌اکنون مطالعات گسترده‌ای آغاز شده است تا نسل جدید روبات‌های هوشمند و خانگی مجهز به این پوست الکترونیکی ساخته شوند و بتوان از آنها مانند یک دوست یا یک عضو خانواده استفاده کرد.
حسگرهای انعطاف‌پذیر که مخصوص فناوری‌های پوشیدنی ساخته می‌شوند درهای جدیدی را به روی دانشمندان باز کرده‌اند و از سیستم‌های مانیتورینگ سلامت گرفته تا روبات‌های هوشمند از آنها استفاده می‌کنند تا بتوانند مانند بدن انسان احساس داشته باشند و از محیط پیرامون تأثیر بپذیرند. اگرچه این روزها انواع مختلف پوست الکترونیکی ارائه شده است، ولی هزینه بالای آنها باعث شده تا مردم نتوانند این فناوری را مورد استفاده قرار دهند. ولی گروهی از دانشمندان چینی ادعا می‌کنند که در راستای یافته‌های جدید محققان کره‌ای می‌توانند این مشکل را برطرف کنند و نوع جدیدی از پوست الکترونیکی را ارائه دهند که با قیمت ارزان، امکان استفاده عمومی داشته باشد.
پوست هوشمند
دانشمندان چینی با استفاده از یافته‌های محققان کره‌ای موفق به ساخت نوعی پوست شفاف و هوشمند شده‌اند که نه تنها با قیمت بسیار ارزان ساخته می‌شود، بلکه می‌تواند انرژی مکانیکی را کنترل کند و آن را در جهت حرکت بخش‌های مختلف به کار گیرد. این محققان اعلام کردند که تلاش‌های قبلی برای ساخت پوست الکترونیکی به صورتی دنبال شده که تعداد الکترودها در این بافت را افزایش داده است و به همین خاطر محصول نهایی، قیمت بسیار گرانی داشته است. برخی از انواع پوست‌های هوشمند همچنین به منبع خارجی انرژی نیاز دارند تا بتوانند فعالیت‌های خود را انجام دهند و بر این اساس باید پوست را از طریق سیم به منبع انرژی متصل کرد. دیگر فناوری‌های ارائه شده در این زمینه از جمله Paper Skin قابلیت‌های قابل ملاحظه دارند و با وجود این، شفافیت نداشتن در آنها باعث شده است تا امکان استفاده از آنها در بدن انسان وجود نداشته باشد و فقط در فناوری‌های پوشیدنی مورد استفاده قرار گیرند.
ولی فناوری جدید کاملاً متفاوت است و پوست هوشمند جدید ساخته شده توسط دانشمندان چینی از چهار رشته نانوسیم نقره‌ای ساخته شده است که نوعی تکنیک ویژه آنها را مدیریت می‌کند. این سیستم همچنین قطعات میکروسکوپی را شامل می‌شود که از طریق اصطکاک ایجاد شده انرژی مورد نیاز خود را تأمین می‌کند. انرژی مورد نیاز در این سیستم از طریق تأثیرات تریبوالکتریک ایجاد می‌شود که بر اساس آن انرژی الکتریسیته در پوست هوشمند ذخیره می‌شود و در زمینه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان مثال زمانی که فرد موهای خود را شانه می‌کند، انرژی تولید شده از این فرآیند در پوست هوشمند ذخیره می‌شود و در مواقع لازم مورد استفاده قرار می‌گیرد. پوست هوشمند می‌تواند این انرژی را به لباس‌های هوشمند یا نمایشگرهای لمسی همراه انتقال دهد و اطلاعات مختلف را در مورد سلامت بدن اعلام کند. بنابراین انسان در آینده به هیچ گونه منبع انرژی خارجی نیاز ندارد و بدون آنکه از باتری استفاده کند، می‌تواند به کمک پوست هوشمند و الکترونیکی انرژی مورد نیاز در وسایل دیجیتالی را تأمین کند.
الکترودهای حساس
دانشمندان در توضیحات جدید خود اعلام کردند پوست هوشمند به گونه‌ای ساخته شده است که علاوه بر قابلیت‌های مذکور، می‌تواند مانند پوست بدن انسان عمل کند. بر این اساس فردی که دستانش به پوست هوشمند مجهز شده است می‌تواند با لمس اشیا موقعیت دقیق آنها را تشخیص دهد، تعامل کامل با وسایل پیرامون برقرار کند و حتی پرواز زنبور عسل در نزدیکی بدن خود را حس کند. پوست هوشمند از نظر الکتریکی کاملاً پایدار است. برای پوست هوشمند قابلیت شناسایی بیش از 30 هزار شیء مختلف تعریف شده است و خروجی آن در تمام این شرایط مانند پوست بدن انسان است.
این گروه از دانشمندان ادعا می‌کنند که یافته جدید آنها می‌تواند بدن انسان را فراتر از توانایی‌های کنونی ببرد و به نسل آتی روبات‌ها امکان دهد تا بتوانند در یک دنیای واقعی‌تر با انسان وارد تعامل شوند. یکی دیگر از یافته‌ها در این زمینه با نام پوست کاغذی شناخته می‌شود که از مواد اولیه معمول ساخته شده است و به همین خاطر قیمت بسیار ارزانی دارد. پوست کاغذی که می‌تواند مانند پوست بدن انسان به کار گرفته شود یک حسگر هوشمند دارد که به گفته دانشمندان می‌تواند میزان فشار، دما، رطوبت، نزدیکی اشیا و... را در آن واحد اندازه‌گیری کند و اطلاعات مربوطه را به مغز انسان انتقال دهد. این پوست مصنوعی و حسگر داخل آن از ترکیب فویل‌های آلومینیومی، نوارهای برچسب‌دار، اسفنج، نانوذرات فلزی و... ساخته شده است و به همین خاطر هزینه تولید آن بسیار اندک است.
این مواد روی یک سطح شبیه به کاغذ مستقر شده‌اند و به کمک حسگر هوشمند به یکدیگر متصل می‌شوند تا بر مبنای سیستم ارتباط الکتریکی تعاملات خود را برقرار کنند. برای آنکه اتفاق مذکور به درستی انجام شود، محققان محاسبات دقیقی انجام داده‌اند و حسگر خود را بسیار هوشمند طراحی کرده‌اند. به عنوان مثال برای آنکه پوست کاغذی بتواند میزان رطوبت موجود در هوا را احساس کند، ظرفیت خازنی حسگر به گونه‌ای افزایش یافته است که در هر لحظه میزان رطوبت محیط پیرامون را می‌سنجد. زمانی که پوست کاغذی در معرض یک محیط اسیدی قرار می‌گیرد مقاومت بیشتری نشان می‌دهد و اگر در محیط قلیایی قرار گیرد، مقاومت آن کاهش می‌یابد. تغییر ولتاژ در سیستم الکترونیکی حسگر نیز برای سنجش دما به کار می‌رود و به عنوان مثال زمانی که انگشت دست نزدیک شعله شمع می‌شود، میدان الکترومغناطیسی حسگر به صورت خودکار فعال می‌شود و عکس‌العمل‌های مناسب را نشان می‌دهد. دانشمندان می‌گویند که پوست کاغذی کاملاً مشابه پوست بدن انسان عمل می‌کند و نمونه‌های بعدی این حسگر به گونه‌ای ساخته می‌شود که می‌توانند قابلیت‌هایی بیشتر از پوست بدن انسان ارائه دهند.
این طور که یافته‌های اخیر نشان می‌دهد، حسگرهای انعطاف‌پذیر متناسب با ساختار بدن انسان به گونه‌ای ساخته می‌شوند که در آینده نه چندان دور دنیای پزشکی و سلامت را متحول کرده و انسان را به موجودی تبدیل می‌کنند که قابلیت‌هایی فراتر از اکنون دارد.
