Создана искусственная кожа, которая чувствует изменения температуры, как змея

Создана искусственная кожа, которая чувствует изменения температуры, как змея

Команда инженеров и ученых из Калифорнийского технологического института и Швейцарского института технологий разработала искусственную кожу. Она может «чувствовать» изменения температуры с помощью механизма, аналогичного тому, который есть у змей.

Таким материалом можно будет покрывать протезы, и человек сможет чувствовать изменение температуры искусственной конечностью. Также материал может быть использован в бинтах для контроля наличия инфекций, ведь локальное повышение температуры — первый признак их появления.

Коллектив ученых из Калифорнийского технологического института во главе с Кьярой Дарайо создал гибкий недорогой материал, который меняет свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Компонентом, отвечающим за чувствительность к температуре, стал растительный пектин — молекула с длинной цепью, присутствующая в клеточных стенках растений.

Из пектина и воды ученые сделали тонкую, прозрачную и гибкую пленку толщиной 200 микрометров — в два раза толще человеческого волоса. Молекулы пектина в пленке имеют двухцепочечную структуру, содержащую ионы кальция. При повышении температуры связи между молекулами пектина разрушаются и двойные нити распадаются, высвобождая ионы кальция.

К уменьшению электрического сопротивления материала приводит повышенная концентрация ионов кальция или их повышенная мобильность. Изменение сопротивления измеряется с помощью мультиметра, соединенного с электродами, внедренными в пленку.

Похожим образом работает термочувствительный орган в голове гремучих змей, который позволяет им охотиться в темноте, чувствуя добычу на расстоянии до метра. В этом органе ионные каналы в клеточной мембране нервных волокон чувствительны даже к небольшому изменению температуры. Когда температура увеличивается, каналы расширяются. Это позволяет проходить ионам кальция, что меняет мембранный потенциал и приводит к появлению нервного импульса.

Ранее искусственные термочувствительные пленки регистрировали изменения температуры менее десятой доли градуса в диапазоне пяти градусов Цельсия. Новая кожа может ощущать изменения на порядок меньше, а ее рабочий температурный диапазон — от 5 до 50 градусов по Цельсию. Также пектиновые пленки довольно дешевы и устойчивы к сгибанию.

В планах команды — расширить температурный диапазон до 90 градусов по Цельсию. Это дало бы возможность применять пенку в промышленности, например в термодатчиках бытовой электроники.

Статья опубликована на сайте препринтов Arxiv.org и готовится к публикации в журнале Science Robotics.

Ранее змеи вдохновили инженеров своей кожей: имитируя ее в металлических трубках, конструкторы сократили трение сразу на 40%.

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>