Материал, который имитирует человеческую кожу по прочности, растяжимости и чувствительности, можно использовать для сбора биологических данных в реальном времени. «Электронная кожа» может быть полезной для создания протезов следующего поколения, а также в персонализированной медицине, мягкой робототехнике и искусственном интеллекте, сообщает портал EurekAlert!. Подробно разработка описана в журнале Science Advances.

Большинство датчиков, которые имитируют человеческую кожу, создаются за счет того, что на эластичную поверхность накладывается активный наноматериал (сенсор). Однако связь между этими слоями часто бывает слишком слабой, что снижает долговечность и чувствительность материала; если же, наоборот, связь слишком прочная, гибкость становится меньше, а значит электронные цепи могут разорваться.

Новая «электронная кожа», созданная учеными из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (Саудовская Арабия), сделана из гидрогеля, армированного наночастицами диоксида кремния – в качестве прочной и эластичной подложки – и двумерного карбида титана MXene, которые выступает в роли чувствительного слоя, связанного вместе высокопроводящими нанопроводами.

«Гидрогели на 70% состоят из воды, что делает их хорошо совместимыми с тканями кожи человека», – объясняют авторы работы.

Предварительно растягивая гидрогель во всех направлениях, накладывая слой нанопроволок и затем, тщательно контролируя его высвобождение, исследователи создали проводящие пути к сенсорному слою, которые остались неповрежденными даже при растяжении, в результате которого материал увеличился в 28 раз.

«Электронная кожа» могла распознавать объекты на расстоянии 20 сантиметров, реагировать на раздражители менее чем за одну десятую секунды. Она продолжала хорошо работать после 5000 деформаций, восстанавливаясь каждый раз примерно за четверть секунды.

«Это поразительное достижение для электронной кожи – сохранять прочность после многократного использования, – говорят авторы работы, – что имитирует эластичность и быстрое восстановление кожи человека».

Новый датчик может отслеживать биологические данные человека – например, изменение кровяного давления, – которые затем могут быть переданы через Wi-Fi в базу данных.