ایتنا - دانشمندان نوعی «پوست» مصنوعی ساخته‌اند که خود را ترمیم می‌کند
پنجشنبه ۱۸ خرداد ۱۴۰۲ ساعت ۰۸:۰۰
ترمیناتور در دنیای واقعی؛ پوستی که خود را ترمیم می‌کند
دانشمندان دانشگاه استنفورد پوستی مصنوعی از جنس مواد سیلیکونی و پلی پروپیلن گلیکول ساخته‌اند که می‌تواند مانند پوست انسان بدون پارگی کشیده شود. علاوه بر این، خواص مغناطیسی هم به پوست این امکان را می‌دهد که خود را تنظیم کند.
به گزارش ایتنا و به نقل از ایندیپندنت، این پوست به گونه‌ای طراحی شده که با گرم شدن محیط، هر دو پلیمر آن نرم و به نوعی شبیه سیال می‌شوند و بالعکس، با سرد شدن هوا سفت و محکم می‌شوند.
حتی اگر دمای محیط به ۷۰ درجه سانتی‌گراد برسد، فرایند بهبود و تنظیم خودکار پوست ظرف ۲۴ ساعت انجام می‌شود.
بنا به گفته این تیم، این پوست ممکن است به ساخت «ربات‌های نرم با قابلیت تنظیم مجدد» کمک کند؛ ربات‌هایی که «می‌توانند شکل خود را تغییر دهند و تغییر شکل خود را در صورت نیاز احساس کنند». به گفته پژوهشگران، ظهور این ربات‌ها در نهایت سرنوشت جنگ‌افزارها را به‌کل تغییر خواهد داد.
کریس کوپر، یکی از نویسندگان این مقاله و دانشجوی دکترا، به اس‌دبلیواس می‌گوید که تیم آن‌ها به چیزی دست یافته است که نخستین نمونه ساخت یک حسگر چندلایه و نازک محسوب می‌شود. او می‌گوید این حسگر هم‌زمان با ترمیم خود، مجددا به صورت خودکار تنظیم می‌شود. این گامی مهم در راستای ساخت محصولی به تقلید از پوست انسان است. پوست انسان دارای لایه‌های متعددی است که طی فرایند ترمیم، همگی به‌درستی دوباره در کنار هم جمع می‌شوند.
این گروه از ساخته جدید خود با عنوان شبیه‌ترین پوست به «پوست الکترونیکی فوق‌پیشرفته» یاد کردند؛ آنچه آرنولد شوارتزنگر، شخصیت اصلی مجموعه فیلم‌های «ترمیناتور» بر صورتش کشیده بود.
کوپر و همکارانش برای طراحی و توسعه نوآوری خود از همان روش لایه‌بندی پوست انسان استفاده کردند.
دکتر سام روت، یکی از نویسندگان این مقاله، می‌گوید: «هر لایه‌ای از پوست ممکن است میزان متفاوتی از فشار، دما و تنش را حس کند.» این لایه‌ها را می‌توان طوری مهندسی کرد که تغییرات حرارتی، مکانیکی یا الکتریکی را حس کنند.
زیرساخت هر لایه از زنجیره‌های مولکولی طولانی تشکیل شده است که با پیوندهای هیدروژنی پویا و دینامیک به هم متصل شده‌اند‌ــ مشابه پیوندهایی که مارپیچ دوگانه رشته‌های دی‌ان‌ای را در کنار هم نگه می‌دارند.
این ویژگی درست مثل لاتکس این قابلیت را ایجاد می‌کند که بارها بدون پارگی کشیده شوند.
پژوهشگران برای ساخت این پوست مصنوعی از سیلیکون و پی‌پی‌جی (پلی‌پروپیلن گلیکول) استفاده کردند. هر دو این مواد خواص مکانیکی و ارتجاعی لاستیکی و همچنین زیست‌سازگاری دارند.
این دو ماده با دقت بسیاری طراحی شده‌اند تا در محدوده دمایی مناسب به تنش‌های واردشده از محیط واکنش‌های مشابهی نشان دهند. هم در خواص ویسکوزیته [به معنای گران‌روی سیال] و هم در خواص الاستیسیته یا اصطلاحا کشسانی.
کوپر می‌گوید: «این نکته هم وجود دارد که پوست دیر التیام می‌یابد. مثلا خودم روز پیش انگشتم را بریدم و بعد از چهار یا پنج روز هنوز در حال بهبود است. مهم‌ترین بخش برای ما این است که این پوست مصنوعی بدون کمک یا تلاش ما، عملکرد خود را بهبود ببخشد.»
افزودن مواد مغناطیسی نیز باعث شدند که این نمونه طرح اولیه خودش، با استفاده از قطعات جداگانه، خود را مونتاژ و سرهم کند.
پروفسور رنه ژائو، یکی از نویسندگان این مقاله، می‌گوید: «ترکیب هدایت میدان مغناطیسی و گرمایش القایی ممکن است به ما کمک کند بتوانیم ربات‌های نرم با قابلیت تنظیم مجدد بسازیم که می‌توانند شکل خود را تغییر دهند و حتی در صورت نیاز تغییر شکلشان را احساس کنند.»
در زمینه ساخت پوست‌های رباتیک چشم‌اندازهای بلندمدتی وجود دارد. برای مثال ساخت دستگاه‌هایی که می‌توانند بعد از آسیب‌های شدید خود را ترمیم کنند. برای نمونه تصور کنید دستگاهی وجود دارد که وقتی تکه‌تکه شود و قطعات آن از هم جدا شوند، بتواند به طور مستقل خودش را بازسازی کند.
او ویدیو کوتاهی از چند تکه پوست مصنوعی را نمایش داد که به صورت لایه‌لایه در آب غوطه‌ور بودند. نکته جالب‌توجه این است که این قطعات به صورت مغناطیسی به طرف یکدیگر کشیده می‌شوند و به سمت هم می‌آیند و در نهایت دوباره کنار هم جمع می‌شوند.
رسانایی الکتریکی این بافت‌ها پس از اینکه بهبود پیدا می‌کنند، دوباره برمی‌گردد و ترمیم شدن آن‌ها با روشن شدن یک «ال‌ای‌دی» که بالای این مواد نصب شده است، مشخص می‌شود.
گام بعدی در این مسیر این است که لایه‌های پوست تا حد امکان نازک شوند تا بتوانند کارکردهای متفاوتی داشته باشند. نخستین نمونه از پوست مصنوعی که همین نمونه کنونی است، بیشتر با هدف حس کردن فشار مهندسی شده است و امکان اضافه کردن لایه‌های دیگری هم وجود دارد؛ مثلا لایه‌ای برای اینکه تغییرات دما یا کشیده شدن سطح پوست حس شود.
دورنمای آینده این محصول چیست؟
تیم سازنده این پوست مصنوعی حالا از روبات‌هایی صحبت می‌کند که حتی اگر تکه‌تکه شوند، باز هم اجزایشان را در داخل بدن خود جمع می‌کنند تا درمان‌های پزشکی غیرتهاجمی را انجام دهند.
از دیگر کاربردهای آن هم باید به پوست‌های الکترونیکی «با حسگرهای چندگانه» و «خودترمیم‌شونده» اشاره کرد که برای روبا‌ت‌ها ساخته می‌شود و به این ترتیب ربات‌ها در آینده دارای حس لامسه خواهند شد.
کد مطلب: 73228
