Секрет скольжения змеи спрятан в чешуе. Рассмотрев структуру чешуек под микроскопом, ученые заметили, что они состоят из множества слоев мягких тканей, а поверхностный слой — из прочного и твердого кератина (из него же состоят, например, рога носорога). Такую комбинацию твердого поверх мягкого, помогающую сохранять низкий коэффициент трения и быть гибкими, ученые хотели воспроизвести в лаборатории.

Группа начала с основы, сделанной из полидиметилсилоксана (ПДМС), эластичного материала, распространенного во многих медицинских технологиях и применила технику SLIP. Затем был нанесен тонкий чешуйчатый слой синтетического материала.  

Для демонстрации полученной поверхности, исследователи прикрепили грузы к обработанному и необработанному материалам, затем поместили их на различные наклонные поверхности. Гибридный материал скользил, а второй оставался на месте. В ходе расчетов выяснили, что коэффициент трения обработанных эластомеров снизился с 1,6 до 0,1 без уменьшения пластичности.

Теперь перед учеными стоит задача адаптации скользкой поверхности к роботам и другим устройствам.

Al Mayadeen (Ливан): из грибов можно делать кожу

Человечество находит все новые способы снизить негативное влияние своей жизнедеятельности на окружающую среду. Так, группа австрийских ученых предложила производить экологически чистую кожу из обыкновенных грибов. Материал из грибковой массы похож на настоящую кожу и приобретает ее свойства, утверждают авторы работы.

руппа ученых под руководством Митчелла Джонса и Александра Бисмарка из Венского университета разработала синтетическую кожу из нового экологически чистого материала.

Как известно, популярная сегодня на рынке кожа имеет животное происхождение, в то время как ее традиционный синтетический аналог сделан из полимера. Поскольку производство таких материалов сегодня вызывает все больше вопросов с точки зрения защиты окружающей среды, австрийские ученые предложили новую, экологически чистую кожу.

Ученые предлагают изготавливать кожевенный материал из обыкновенных грибов. Процесс производства начинается с их выращивания, после чего полученная биомасса подвергается физической и химической обработке.

Ученый Александр Бисмарк утверждает: «В результате материал из грибковой биомассы становится похож на настоящую кожу и приобретает ее свойства». Кроме того, эта искусственная кожа в основном сделана из биоразлагаемого хитина.

Как сообщает научный журнал Nature, изготовители нового материала уже рассматривают возможность запуска промышленного производства, но пока, по их словам, основная проблема заключается в получении грибных листов, подходящих по толщине, цвету и механическим свойствам.

Тем не менее ученые уверены, что их материал будет очень популярен, особенно среди заботящихся об окружающей среде учреждений, отдельных покупателей и вегетарианцев, число которых в обществе растет.

Ученые предлагают изготавливать кожу из обычных грибов

Группа ученых под руководством Митчелла Джонса и Александра Бисмарка из Венского университета разработала синтетическую кожу из нового экологически чистого материала.

Как известно, популярная сегодня на рынке кожа имеет животное происхождение, в то время как ее традиционный синтетический аналог сделан из полимера. Поскольку производство таких материалов сегодня вызывает все больше вопросов с точки зрения защиты окружающей среды, австрийские ученые предложили новую, экологически чистую кожу.

Ученые предлагают изготавливать кожевенный материал из обыкновенных грибов. Процесс производства начинается с их выращивания, после чего полученная биомасса подвергается физической и химической обработке.

Ученый Александр Бисмарк утверждает: «В результате материал из грибковой биомассы становится похож на настоящую кожу и приобретает ее свойства». Кроме того, эта искусственная кожа в основном сделана из биоразлагаемого хитина.

Как сообщает научный журнал Nature, изготовители нового материала уже рассматривают возможность запуска промышленного производства, но пока, по их словам, основная проблема заключается в получении грибных листов, подходящих по толщине, цвету и механическим свойствам.

Тем не менее ученые уверены, что их материал будет очень популярен, особенно среди заботящихся об окружающей среде учреждений, отдельных покупателей и вегетарианцев, число которых в обществе растет.

Создана уникальная электронная кожа. Она реагирует на боль как человеческая

Исследователи разработали электронную искусственную кожу, которая реагирует на боль так же, как и настоящая. Это открытие, опубликованное в журнале Advanced Intelligent Systems открывает путь к лучшему протезированию, более умной робототехнике и неинвазивным альтернативам кожным трансплантатам.

Прототип устройства, разработанный командой из Университета RMIT в Мельбурне, Австралия, может в электронном виде воспроизвести то, как человеческая кожа ощущает боль. Устройство имитирует почти мгновенную обратную связь организма и может реагировать на болезненные ощущения с той же скоростью света, с которой нервные сигналы поступают в мозг.

Ведущий исследователь профессор Мадху Бхаскаран сказал, что прототип датчика боли стал значительным шагом вперед в направлении биомедицинских технологий и интеллектуальной робототехники следующего поколения.

Кожа — самый большой сенсорный орган нашего тела со сложными функциями, предназначенными для отправки сигналов быстрого оповещения, когда что-то болит. Мы все время ощущаем вещи через кожу, но наша реакция на боль проявляется только в определенный момент, например, когда мы касаемся чего-то слишком горячего или слишком острого. Никакие электронные технологии не могли реалистично имитировать это очень человеческое чувство боли — до сих пор. Наша искусственная кожа мгновенно реагирует, когда давление, жара или холод достигают болезненного порога. Это важный шаг вперед в будущем развитии сложных систем обратной связи, необходимых нам для создания действительно интеллектуальных протезов и интеллектуальной робототехники. 

Ведущий исследователь, профессор Мадху Бхаскаран 

Функциональные прототипы датчиков

Помимо прототипа датчика боли, исследовательская группа также разработала устройства с растягивающейся электроникой, которые могут определять и реагировать на изменения температуры и давления.

Бхаскаран, соруководитель группы функциональных материалов и микросистем в RMIT, сказал, что три функциональных прототипа были разработаны для передачи ключевых функций чувствительности кожи в электронной форме. При дальнейшем развитии растяжимая искусственная кожа также может стать будущим вариантом для неинвазивных кожных трансплантатов, где традиционный подход нежизнеспособен или не работает.

Прототип кожевенного сенсорного устройства, выполненного с растягивающейся электроникой.

Предоставлено: Университет RMIT

«Нам необходимо дальнейшее развитие, чтобы интегрировать эту технологию в биомедицинские приложения, но основы — биосовместимость, растяжимость, напоминающая кожу, — уже есть», — заявил ученый.

Как сделать электронную кожу?

Новое исследование, поданное в качестве предварительного патента, сочетает в себе три технологии, ранее разработанные и запатентованные командой:

• Эластичная электроника: сочетание оксидных материалов с биосовместимым силиконом для создания прозрачной, небьющейся и пригодной для носки электроники толщиной с наклейку.
• Температурно-реактивные покрытия: самомодифицирующиеся покрытия в 1000 раз тоньше человеческого волоса на основе материала, который трансформируется под действием тепла.
• Память, имитирующая мозг: электронные ячейки памяти, которые имитируют способ, которым мозг использует долговременную память для вызова и сохранения предыдущей информации.

Прототип датчика давления сочетает в себе растягиваемую электронику и ячейки долговременной памяти, тепловой датчик объединяет термореактивные покрытия и память, а датчик боли объединяет все три технологии.

Доктор философии Атаур Рахман сказал, что клетки памяти в каждом прототипе отвечают за запуск реакции, когда давление, тепло или боль достигают установленного порога.

По сути, мы создали первые электронные соматосенсоры, воспроизводящие ключевые особенности сложной системы нейронов, нервных путей и рецепторов организма, которые управляют нашим восприятием сенсорных стимулов. В то время как некоторые существующие технологии использовали электрические сигналы для имитации различных уровней боли, эти новые устройства могут реагировать на реальное механическое давление, температуру и боль и обеспечивать правильный электронный отклик. Это означает, что наша искусственная кожа знает разницу между легким прикосновением пальца к булавке или случайным уколом ею — важное различие, которое никогда раньше не достигалось с помощью электроники. 

Доктор философии Атаур Рахман 

Исследование проводилось при поддержке Австралийского исследовательского совета в ультрасовременном исследовательском центре микронано-нанотехнологий RMIT для создания микро / нанотехнологий и создания прототипов устройств. 

Ученые воспроизвели процесс появления синяков для создания искусственной кожи

Синяки на коже человека возникают, когда ткани и мышцы в определенной области получают травмы или повреждаются из-за приложения силы тупым предметом. Однако, когда, например, строительный объект подвергается удару, инженерам приходится исследовать каждый сантиметр поверхности материала, чтобы понять степень повреждения. Упростить этот процесс можно улучшив механочувствительность материала, что и сделали ученые, сообщив о своих результатах в журнале Macromolecules.

Есть такая молекула — спиропиран, которая реагирует на внешнюю силу, меняя цвет при физической стимуляции из-за изменения химической структуры. При введении в бетон или силикон он реагирует на различные механические воздействия изменением цвета. Речь идет о силе, деформации, о раличных повреждениях. Тем не менее, механочувствительность спиропирана слишком мала для практического применения. При нанесении, например, на силикон, цвет меняется только после очень сильной деформации.

Группа ученых, возглавляемая доктором Джэу Ким из Исследовательского центра структурных композитов при Институте перспективных композитных материалов Корейского института науки и технологий (KIST), значительно улучшила механочувствительность спиропирана, чтобы его можно было использовать в носимых датчиках и в качестве искусственной кожи.

Ранее его молекулярную структуру меняли в соответствии с материалом, с которым он синтезироваться. Исследователи KIST пошли другим путем.

Химическая структура механофора спиропирана (SP) и его превращение в мероцианиновую (MC) форму. Фото: Корейский институт науки и технологий (KIST)

Сначала они синтезировали композитный материал, а затем добавили определенный тип растворителя для улучшения чувствительности за счет его процесса «старения». Ученые наблюдали за изменениями цвета и флуоресценции композиционного материала, контролируя время поглощения растворителем,. Выяснилось, что увеличение времени обработки материала улучшает его чувствительность. Полимер спиропиран, полученный с помощью этого нового процесса, показал улучшение чувствительности на 850% по сравнению с ранее разработанными материалами.

В ходе этого исследования был разработан процесс, который может значительно улучшить механочувствительность интеллектуальных полимерных материалов на основе спиропирана. Мы планируем посвятить себя новому исследованию, в котором мы применим эту технологию к футуристическим носимым датчикам и созданию искусственной кожи. 

Доктор Джэу Ким из KIST

Искусственная кожа может заменить электронные часы

Ученые из США представили искусственную кожу, которая может в будущем заменить фитнес-устройства. Она может растягиваться, не нарушая работу.

Исследователи из Университета штата Колорадо разработали «пригодное для ношения электронное устройство» — эластичную и полностью пригодную для повторного использования печатную плату, которая вдохновлена человеческой кожей.

Команда описывает новую электронную кожу  в статье, опубликованной в журнале Science Advances. Устройство может восстанавливать себя, как настоящая кожа. Она также надежно выполняет широкий спектр сенсорных задач, от измерения температуры тела пользователя до отслеживания количества шагов.

Кроме того, кожа обладает реконфигурируемостью, что означает, что прибор может быть подобран в любой форме, чтобы поместиться где угодно на теле.

Эти устройства можно внедрять и в роботов, и в людей. Исследователи уже рассказывали о дизайне электронной кожи в 2018 году, но теперь они значительно улучшили концепцию и сделали устройство более эластичным. 

Для производства изделия ученые используют трафаретную печать — так появляется сеть проводов из жидкого металла. Затем они соединяют эти цепи между двумя тонкими пленками, изготовленными из высокоэластичного полиимина.

В результате устройство получается немного толще, чем пластырь, и может наноситься на кожу при нагревании. Он также может растягиваться на 60% в любом направлении, не нарушая работу электроники внутри. Электронная кожа команды может делать много того же, что и популярные фитнес-устройства.

«Магнитная кожа» подарит людям необычные бесконтактные возможности

В Университете науки и технологии имени короля Абдуллы (Саудовская Аравия) разработали новый вид биосовместимого полимера. Он содержит в себе намагниченные частицы, благодаря чему способен вступать в контакт с электромагнитными полями различных устройств. Этот полимер планируют сделать основой новой «умной кожи» для дистанционного управления гаджетами.

Биополимер с магнитными частицами изготавливается в виде тонких пленок, которые приклеиваются на кожу человека. Теперь, если приблизить данный участок к датчику, произойдет взаимодействие магнитных полей и будет отмечен факт контакта. В одном из первых экспериментов авторы разработки прикрепили полимер на веко, а датчик на очки, которые получили возможность фиксировать, когда пользователь держал глаза открытыми, а когда закрывал их.

Главное преимущество разработки в том, что «магнитная кожа» работает всегда и не требует никаких источников энергии. Чем и отличается от прочих электронных имплантантов. Да, в нее нельзя записать какие-то команды или данные, это просто аналог карты доступа, но и в таком качестве у нее масса способов применения. Например, активация опасного лабораторного оборудования без физического прикосновения, просто поднося руку к сенсору.

Магнитная кожа не мешает обычной, на которую наклеена, хотя авторы разработки и не берутся сказать, как она поведет себя при долгом контакте и тем более при повседневном ношении. Они рассчитывают создать на ее основе системы мониторинга физического состояния человека, решения для инвалидов и специализированные средства идентификации. 

Источник — KAUST

Создана искусственная кожа, передающая ощущения из виртуальной реальности

Учёные разработали искусственную кожу, которая благодаря датчикам и встроенным пневмоприводам в точности воспроизводит чувство осязания, переданное из виртуальной реальности. Об этом 27 сентября сообщает Techxplore.

Инженеры консорциума робототехнических лабораторий Швейцарии создали устройство тактильной обратной связи человека с компьютером в виде эластичной кожи из силикона. Материал оснащён мягкими датчиками и исполнительными механизмами, передающими ощущения. Сенсоры из смеси жидкого и твердого галлия собирают информацию о деформации кожи, которая затем расшифровывается как движение руки, отдельных пальцев, а надуваемые пневматические приводы моделируют вибрацию, давление, прикосновение к коже.

Технология может быть использована в виртуальной и дополненной реальности для передачи ощущений из виртуального мира, а также в медицине при реабилитации больных.

Перевернутая медуза поможет создать искусственную кожу для человека

Перевернутая медуза поможет создать искусственную кожу для человека. Покровы тела Cassiopea andromeda похожи на человеческую кожу, а при замены стрекательных клеток в них на человеческие получается готовая кожа для пересадки. Открытие совершили ученые из Научно-исследовательского центра штата Юкатан, их исследование опубликовано в журнале Materials Science and Engineering: C.

При тяжелых ожогах врачи часто прибегают к трансплантации кожи — процедуре, при которой кожа для пересадки на место ожога берется с другой, неповрежденной части тела пациента. Однако этот метод не всегда эффективен — он предполагает операционное вмешательство, которое увеличивает время, необходимое на реабилитацию. Кроме того, при серьезных ожогах у пациента может не быть достаточного количества кожи для пересадки.

Исследователи обнаружили новый источник внеклеточного матрикса, в качестве которого ранее использовалась кожа коров или свиней. Предыдущие исследования беспозвоночных показали, что их кожа тоже подходит для трансплантации.

Ученые обратили внимание на атлантических медуз Cassiopea andromeda — в ходе исследования они взяли покровы зонтика 112 особей, промыли дистиллированной водой и на сутки погрузили в одномолярный раствор хлорида натрия. Это позволила избавиться от всех компонентов кроме внеклеточного матрикса.

Получившийся покров по химическим, физическим свойствам и структуре оказался пригоден для использования в качестве внеклеточного матрикса для искусственной кожи. Кроме того, он оказался более подходящим, чем материал коров и свиней.