Kulit elektronik memiliki masa depan yang kuat
Spotlight

Kulit elektronik memiliki masa depan yang kuat


Peneliti KAUST telah mengembangkan “kulit elektronik” tahan lama yang dapat meniru fungsi alami kulit manusia, seperti merasakan suhu dan sentuhan. Kredit: © 2020 KAUST

Bahan yang menyerupai kekuatan, kelenturan, dan kepekaan kulit manusia dapat digunakan untuk mengumpulkan data biologis dalam waktu nyata. Kulit elektronik, atau e-skin, mungkin memainkan peran penting dalam prostetik generasi mendatang, pengobatan yang dipersonalisasi, robotika lembut, dan kecerdasan buatan.

“E-skin yang ideal akan meniru banyak fungsi alami kulit manusia, seperti merasakan suhu dan sentuhan, secara akurat dan dalam waktu nyata,” kata KAUST postdoc Yichen Cai. Namun, membuat perangkat elektronik yang fleksibel dan sesuai yang dapat melakukan tugas-tugas rumit sekaligus tahan terhadap guncangan dan gores kehidupan sehari-hari merupakan tantangan, dan setiap bahan yang terlibat harus direkayasa dengan cermat.

Kebanyakan kulit elektronik dibuat dengan melapisi bahan nano aktif (sensor) pada permukaan elastis yang menempel pada kulit manusia. Namun, hubungan antara lapisan-lapisan ini seringkali terlalu lemah, yang mengurangi daya tahan dan kepekaan material; alternatifnya, jika terlalu kuat, fleksibilitas menjadi terbatas, membuatnya lebih mungkin untuk memecahkan dan memutus sirkuit.

“Lanskap elektronik kulit terus berubah dengan kecepatan yang spektakuler,” kata Cai. “Kemunculan sensor 2-D telah mempercepat upaya untuk mengintegrasikan bahan yang tipis secara atomik dan kuat secara mekanis ini ke dalam kulit buatan yang fungsional dan tahan lama.”

Sebuah tim yang dipimpin oleh Cai dan koleganya Jie Shen kini telah menciptakan e-skin yang tahan lama menggunakan hidrogel yang diperkuat dengan nanopartikel silika sebagai substrat yang kuat dan elastis dan titanium karbida MXene 2-D sebagai lapisan penginderaan, diikat bersama dengan kawat nano yang sangat konduktif.

Kulit elektronik memiliki masa depan yang kuat

E-skin tahan lama yang dikembangkan di KAUST menggunakan hidrogel yang diperkuat dengan nanopartikel silika membentuk substrat yang kuat dan elastis. Kredit: © 2020 KAUST

“Hidrogel lebih dari 70 persen air, membuatnya sangat cocok dengan jaringan kulit manusia,” jelas Shen. Dengan pratekan hidrogel ke segala arah, menerapkan lapisan kawat nano, dan kemudian dengan hati-hati mengontrol pelepasannya, para peneliti menciptakan jalur konduktif ke lapisan sensor yang tetap utuh bahkan ketika bahan tersebut diregangkan hingga 28 kali ukuran aslinya.

Prototipe e-skin mereka dapat merasakan objek dari jarak 20 sentimeter, merespons rangsangan dalam waktu kurang dari sepersepuluh detik, dan ketika digunakan sebagai sensor tekanan, dapat membedakan tulisan tangan yang tertulis di atasnya. Itu terus bekerja dengan baik setelah 5.000 deformasi, pulih dalam waktu sekitar seperempat detik setiap kali. “Ini adalah pencapaian luar biasa bagi e-skin untuk mempertahankan ketangguhan setelah digunakan berulang kali,” kata Shen, “yang meniru elastisitas dan pemulihan cepat kulit manusia.”

Kulit elektronik semacam itu dapat memantau berbagai informasi biologis, seperti perubahan tekanan darah, yang dapat dideteksi dari getaran di arteri hingga pergerakan anggota tubuh dan sendi yang besar. Data ini kemudian dapat dibagikan dan disimpan di cloud melalui Wi-Fi.

“Satu kendala yang tersisa untuk meluasnya penggunaan e-skin terletak pada peningkatan sensor resolusi tinggi,” tambah pemimpin grup Vincent Tung; “Namun, pembuatan aditif dengan bantuan laser menawarkan janji baru.”

“Kami membayangkan masa depan untuk teknologi ini di luar biologi,” tambah Cai. “Pita sensor yang dapat direntangkan suatu hari nanti dapat memantau kesehatan struktural benda mati, seperti furnitur dan pesawat terbang.”

Penelitian ini dilaporkan di Kemajuan Sains.


Lebih mirip kulit: Kulit elektronik yang bisa terasa


Informasi lebih lanjut:
“Struktur heterostruktur MXene-hidrogel dimensi campuran untuk sensor kulit elektronik dengan jangkauan kerja ultrabroad”Kemajuan Sains (2020). advances.sciencemag.org/lookup… .1126 / sciadv.abb5367

Disediakan oleh Universitas Sains dan Teknologi Raja Abdullah

Kutipan: Electronic skin memiliki peregangan masa depan yang kuat (2020, 27 November) diakses 27 November 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-11-electronic-skin-strong-future.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Pengeluaran SGP Hari Ini