Δύο είδη τεχνητού δέρματος, τα οποία παράγουν ηλεκτρικά σήματα όταν δέχονται πίεση, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε ρομποτικά δάχτυλα αρκετά ευαίσθητα ώστε να κρατήσουν ένα αβγό χωρίς να το σπάσουν, αλλά και αρκετά ισχυρά ώστε να...σηκώνουν το τηγάνι χωρίς να τους πέφτει.
Στο τελευταίο τεύχος του περιοδικού Nature Materials, δύο ανεξάρτητες ερευνητικές ομάδες στις ΗΠΑ παρουσιάζουν υλικά που αντιλαμβάνονται τις ίδιες πιέσεις που αισθάνεται το ανθρώπινο δέρμα και με την ίδια ταχύτητα.
Στο απώτερο μέλλον, η τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε ρομπότ με αίσθηση της αφής, ή ακόμα και σε θύματα εγκαυμάτων που έχουν χάσει αυτή την αίσθηση από τα χέρια τους.
«Οι άνθρωποι γενικά γνωρίζουν πώς να κρατούν ένα αβγό χωρίς να το σπάνε» δήλωσε ο Άλι Τζάβεϊ, επικεφαλής της πρώτης ερευνητικής ομάδας, στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ. «Αν θέλαμε να δημιουργήσουμε ένα ρομπότ που μπορεί, για παράδειγμα, να αδειάζει το πλυντήριο πιάτων, θα έπρεπε να βεβαιωθούμε ότι δεν θα έσπαγε τα ποτήρια. Θα θέλαμε όμως να μπορεί να σηκώνει και μια μεγάλη κατσαρόλα χωρίς να του πέφτει» εξήγησε.
Η ομάδα του Τζάβεϊ χρησιμοποίησε ένα πλέγμα από νανοκαλώδια, κατασκευασμένο από πυρίτιο και γερμάνιο, κολλημένο στην κάτω όψη ενός ελαστικού πολυμερούς υλικού. Η εφαρμογή πίεσης αλλάζει την ηλεκτρική αντίσταση του πολυμερούς, και η μεταβολή αυτή καταγράφεται από το πλέγμα καλωδίων, το οποίο λειτουργεί ως συστοιχία μικροσκοπικών τρανζίστορ.
Το πρωτότυπο του τεχνητού δέρματος, με επιφάνεια 49 τετραγωνικά εκατοστά, μετρά πιέσεις από 0 έως 15 kilopascal, το εύρος που αντιστοιχεί χονδρικά στις περισσότερες καθημερινές εργασίες.
Διαφορετική προσέγγιση στο πρόβλημα ακολούθησε η ομάδα του Πανεπιστημίου Στάνφορντ, με επικεφαλής την καταξιωμένη χημικό Ζίναν Μπάο.
Η Μπάο χρησιμοποίησε ένα φύλλο πολυμερούς υλικού πάνω στο οποίο χάραξε μικροσκοπικές τρύπες σε σχήμα πυραμίδας. Όταν το υλικό δέχεται πίεση, οι πυραμίδες αυτές παραμορφώνονται και αλλάζουν την ηλεκτρική χωρητικότητα του πολυμερούς. Οι αλλαγές χωρητικότητας μετρώνται στη συνέχεια από ένα πλέγμα οργανικών τρανζίστορ κολλημένο στην κάτω όψη.
«Ο χρόνος αντίδρασης είναι συγκρίσιμος με αυτόν του ανθρώπινου δέρματος» δήλωσε η Μπάο στο AFP. «Είναι πολύ γρήγορο, λειτουργεί σε μερικά millisecond, ή χιλιοστά του δευτερολέπτου. Αυτό σημαίνει στην πράξη ότι νιώθουμε την πίεση ακαριαία» εξήγησε.
Το τεχνητό δέρμα που ανέπτυξε η ομάδα της Μπάο είναι αρκετά ευαίσθητο ώστε να αντιλαμβάνεται το βάρος μιας πεταλούδας.
Έχει όμως το μειονέκτημα ότι δεν είναι ελαστικό, σε αντίθεση με το λιγότερο ευαίσθητο δέρμα της πρώτης ομάδας.
Εξετάζοντάς τα σε συνδυασμό, τα δύο νέα τεχνητά δέρματα είναι «ορόσημα» για τη ρομποτική, εκτιμά σε συνοδευτικό άρθρο σχολιασμού ο Τζον Μπόλαντ, νανοεπιστήμονας του Κολεγίου «Τρίνιτι» στο Δουβλίνο.
Απομένει, όμως, πολύς δρόμος μέχρι τις πρώτες πρακτικές εφαρμογές. Το ανθρώπινο δέρμα κάνει πολύ περισσότερα από το να αντιλαμβάνεται απλώς την πίεση -μας ενημερώνει, για παράδειγμα, αν αυτό που μας αγγίζει είναι απαλό ή κοφτερό.
Επιπλέον, προς το παρόν δεν υπάρχει τρόπος να συνδεθεί το τεχνητό δέρμα με τον «εγκέφαλο» των ρομπότ, πόσο μάλλον με τον ανθρώπινο εγκέφαλο.
Στην περίπτωση που θα ήθελε κάποιος να χρησιμοποιήσει τεχνητό δέρμα σε θύματα εγκαυμάτων, παραδέχεται η Δρ Μπάο, «η σύνδεσή του με το ανθρώπινο νευρικό σύστημα θα ήταν πραγματική πρόκληση».
Newsroom ΔΟΛ
