ການຄົ້ນພົບປະເພດໃໝ່ຂອງ "ຜິວໜັງເອເລັກໂຕຣນິກ" ທີ່ສາມາດນຳມາໃຊ້ຄືນໄດ້, ປິ່ນປົວໄດ້ດ້ວຍຕົນເອງ ແລະສາມາດນຳກັບມາໃຊ້ໃໝ່ໄດ້ຢ່າງສິ້ນເຊີງ ມີການນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການຕິດຕາມສຸຂະພາບ, ຫຸ່ນຍົນ, ຂາທຽມ ແລະ ອຸປະກອນຊີວະການແພດທີ່ປັບປຸງໃຫ້ດີຂຶ້ນ.
ການສຶກສາຕີພິມໃນ Science Advances ສະແດງໃຫ້ເຫັນຜິວຫນັງເອເລັກໂຕຣນິກໃຫມ່ (ຫຼືພຽງແຕ່ e-skin) ທີ່ມີຄຸນສົມບັດຫຼາຍຢ່າງລວມທັງການອ່ອນເພຍ, ການປິ່ນປົວດ້ວຍຕົນເອງແລະການນໍາມາໃຊ້ຄືນຢ່າງເຕັມທີ່ເມື່ອປຽບທຽບກັບມະນຸດ. ຜິວຫນັງ1ຜິວຫນັງ, ອະໄວຍະວະທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດຂອງພວກເຮົາ, ແມ່ນເນື້ອຫນັງທີ່ປົກຄຸມເມື່ອເຫັນໄດ້ຈາກພາຍນອກ. ຜິວໜັງຂອງເຮົາເປັນອະໄວຍະວະທີ່ມີຄວາມຫຼາກຫຼາຍສູງ ເຊິ່ງເຮັດໜ້າທີ່ເປັນແຜ່ນປ້ອງກັນກັນນໍ້າ, ປ້ອງກັນ ແລະ ປົກປ້ອງຮ່າງກາຍຂອງເຮົາຈາກອັນຕະລາຍຈາກພາຍນອກ ຫຼື ປັດໃຈຕ່າງໆ ເຊັ່ນ: ແສງແດດທຳລາຍ. ບາງຫນ້າທີ່ຂອງຜິວຫນັງແມ່ນການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມຂອງຮ່າງກາຍ, ການປົກປ້ອງຮ່າງກາຍຈາກການໄດ້ຮັບສານພິດແລະຍັງຂັບໄລ່ສານພິດ (ພ້ອມກັບເຫື່ອ), ສະຫນັບສະຫນູນກົນຈັກແລະພູມຕ້ານທານແລະການຜະລິດທີ່ສໍາຄັນ. vitamin D ເຊິ່ງເປັນສິ່ງສໍາຄັນຫຼາຍສໍາລັບກະດູກຂອງພວກເຮົາ. ຜິວຫນັງຍັງເປັນເຊັນເຊີຂະຫນາດໃຫຍ່ທີ່ມີເສັ້ນປະສາດພຽງພໍເພື່ອຕິດຕໍ່ສື່ສານກັບສະຫມອງໄດ້ທັນທີ.
ນັກຄົ້ນຄວ້າໃນທົ່ວໂລກໄດ້ເຮັດວຽກກ່ຽວກັບການພັດທະນາປະເພດແລະຂະຫນາດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງ 'wearable e-skins' ກັບເປົ້າຫມາຍຂອງການພະຍາຍາມທີ່ຈະເຮັດແບບຢ່າງ ຊີວະສາດ skin and its various functions. There is a strong need for flexible and stretchable devices for seamless integration with soft and curvilinear human skin. Nanoscale (10-9m) ວັດສະດຸສາມາດສະຫນອງການ versatility ກົນຈັກແລະໄຟຟ້າທີ່ຈໍາເປັນເພື່ອທົດແທນຊິລິໂຄນແຂງທີ່ປົກກະຕິແລ້ວໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ກ່ອນ. ທີມງານທີ່ນໍາພາໂດຍດຣ Jianliang Xiao ທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Colorado, Boulder, ສະຫະລັດໄດ້ປະສົບຜົນສໍາເລັດໃນການພັດທະນາຜິວຫນັງເອເລັກໂຕຣນິກ (e-skin) ໂດຍເປົ້າຫມາຍຂອງການແປການສໍາຜັດ sensory ຂອງຜິວຫນັງຂອງມະນຸດໃສ່ຫຸ່ນຍົນແລະ prosthetics. ຄວາມພະຍາຍາມນີ້ແມ່ນຢູ່ໃນທິດທາງຂອງການມີເທກໂນໂລຍີ "wearable" ໃນອະນາຄົດທີ່ຈະມີທ່າແຮງແລະຄຸນຄ່າອັນໃຫຍ່ຫຼວງໃນດ້ານການແພດ, ວິທະຍາສາດແລະວິສະວະກໍາ.
E-skin: ການປິ່ນປົວດ້ວຍຕົນເອງແລະເອົາມາໃຊ້ຄືນ
E-skin is a thin, translucent material having a novel type of covalently bonded dynamic polymer network, called polyimine, which is laced with silver nanoparticles for improved mechanical strength, chemical stability and electrical conductivity. This e-skin also has sensors embedded in it to measure pressure, temperature, humidity and air flow. This e-skin is being considered remarkable because it has been incorporated with many features which make it an extremely closer mimic of the human skin. It is highly malleable and can be easily set onto curved surfaces (e.g. human arms and legs, robotic hands) by applying moderate heat and pressure to it without introducing excessive stresses. It has amazing self-healing properties wherein upon any cut or damage caused by an external circumstance, the e-skin recreates the chemical bonds between the two separated sides restoring the matrix for its proper functionality and returning to its original bonded state.
ຖ້າ e-skin ດັ່ງກ່າວກາຍເປັນສິ່ງທີ່ບໍ່ສາມາດໃຊ້ໄດ້ເນື່ອງຈາກສະຖານະການໃດກໍ່ຕາມ, ມັນສາມາດຖືກນໍາມາໃຊ້ໃຫມ່ຢ່າງສົມບູນແລະກາຍເປັນຜິວຫນັງ e-skin ໃຫມ່ໂດຍການວາງມັນຢູ່ໃນການແກ້ໄຂການລີໄຊເຄີນທີ່ "ເຮັດໃຫ້" ວັດສະດຸ e-skin ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວແລະປ່ຽນເປັນ ". ໃໝ່” e-skin. ການແກ້ໄຂການລີໄຊເຄີນນີ້ – ປະສົມຂອງສາມທາດປະສົມທາງເຄມີທີ່ມີຢູ່ໃນການຄ້າໃນເອທານອນ – degrades ໂພລີເມີແລະ nanoparticles ເງິນຈົມລົງຢູ່ລຸ່ມສຸດຂອງການແກ້ໄຂ. ໂພລີເມີເສື່ອມທີ່ເສື່ອມໂຊມເຫຼົ່ານີ້ສາມາດຖືກນໍາມາໃຊ້ໃໝ່ເພື່ອສ້າງ e-skin ທີ່ເປັນປະໂຫຍດໃໝ່. ນີ້ການປິ່ນປົວດ້ວຍຕົນເອງແລະການນໍາມາໃຊ້ຄືນໃຫມ່ທີ່ສາມາດບັນລຸໄດ້ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງແມ່ນເນື່ອງມາຈາກການຜູກມັດທາງເຄມີຂອງໂພລີເມີທີ່ໃຊ້. ຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງເຄືອຂ່າຍໂພລິເມີລິກຂອງ polyimine ແມ່ນວ່າມັນສາມາດປີ້ນກັບກັນໄດ້ແລະສາມາດແຕກຫັກແລະນໍາມາໃຊ້ໃຫມ່ໄດ້ແຕກຕ່າງຈາກວັດສະດຸເຄື່ອງຄວບຄຸມຄວາມຮ້ອນແບບດັ້ງເດີມທີ່ບໍ່ສາມາດປ່ຽນໃຫມ່ຫຼືປຸງແຕ່ງຫຼືນໍາມາໃຊ້ໃຫມ່ໄດ້ເນື່ອງຈາກພັນທະບັດທີ່ບໍ່ສາມາດປີ້ນກັບກັນໄດ້ພາຍໃນເຄືອຂ່າຍໂພລີເມີທີ່ມີການເຊື່ອມໂຍງຂ້າມຂອງພວກມັນ. ນີ້ແມ່ນແຂງແຮງກວ່າຜິວຫນັງຂອງມະນຸດເອງແລະມັນສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເປັນການເພີ່ມປະສິດທິພາບຫຼາຍກວ່າການທົດແທນ. ມັນຍັງເປັນທີ່ພໍໃຈທີ່ຈະສໍາຜັດແລະມີຄວາມຮູ້ສຶກເກືອບຄືກັບຜິວຫນັງທີ່ແທ້ຈິງເຊິ່ງອາດຈະເຮັດໃຫ້ມັນເປັນຕົວປົກຄຸມໃນອະນາຄົດ, ຂອງອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກ.
Eco-friendly and low on cost properties of e-skin have been hailed and such e-skin could greatly reduce electronic waste and environmental impact and could be highly usable and popular with manufacturers across different fields. Though it may sound farfetched at the moment, this reuse technology could also be similarly applied to old electronics items as well. In fact, modern day fitness trackers and health monitors once damaged add to the growing mountain of e-waste compounding environment related problems. The e-skin could be worn around our necks or on our wrists and these could be like flexible wearables or temporary tattoos and whenever they get damaged they can be recycled and reused. Since e-skin is flexible, it can be bent and twisted and can be made customized according to the wearer. The technology opens up avenues for intelligent ຫຸ່ນຍົນ in which such a pleasant to feel and confortable electronic skin can be wrapped around the body of a robot or an artificial limb. To elaborate, a prosthetic arm or leg which is wrapped in this electronic skin can allow the wearer to respond to temperature and pressure changes because of the multiple sensors incorporated in it. The robotics arms or legs fitted with such an e-skin can make the robots act more delicately towards humans and be more safe and reliable. For example, e-skin could be specifically fitted to a robot handling a baby or a fragile elderly and thus robot will not be applying too much force. Another application of e-skin can be potentially in hazardous environments or high-risk jobs. It is plausible that this technology could be used with virtual buttons, controls or doors that would enable any operation without human physical interaction, for example in explosives industry or other dangerous lines of work, and thus this e-skin maybe able to decrease the chances of any human injury.
ເພີ່ມການສະແດງໃສ່ e-skin
ທີມງານຂອງນັກຄົ້ນຄວ້າຂອງມະຫາວິທະຍາໄລໂຕກຽວໄດ້ເພີ່ມການສະແດງໃນບໍ່ດົນມານີ້2(micro-LED) to ultrathin, band aid-style e-skin patches to enable display of different signs of health monitoring in real time (e.g. measuring glucose levels in people with diabetes or the moving waveform of an electrocardiogram of a heart ຄົນເຈັບ). These patches have a stretchable wiring and thus can bend or stretch to up to 45 precent based upon the movement of the wearer. These are considered as having the most flexible and durable design in recent times. The continuous shedding of human skin cells could mean that the patch might fall off after a few days but this can be worked around.
ການສຶກສານີ້, ນໍາພາໂດຍອາຈານ Takao Someya ກ່າວວ່າການສະແດງດັ່ງກ່າວໃນທີ່ສຸດສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເຮັດໃຫ້ການອ່ານແລະການສື່ສານຂໍ້ມູນທາງການແພດໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍແລະງ່າຍດາຍບໍ່ພຽງແຕ່ສໍາລັບຄົນເຈັບ, ແຕ່ຍັງສໍາລັບສະມາຊິກຄອບຄົວ, ຜູ້ດູແລແລະຜູ້ຊ່ຽວຊານດ້ານສຸຂະພາບບໍ່ວ່າຈະຢູ່ໃນຄົນຫຼືແມ້ກະທັ້ງ. ຫ່າງໄກສອກຫຼີກ. ມັນຈະໄດ້ຮັບຂໍ້ຄວາມເຊັ່ນດຽວກັນ. ນັກຄົ້ນຄວ້າມີຈຸດປະສົງເພື່ອປັບປຸງຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງ patch ຕື່ມອີກ, ເຮັດໃຫ້ມັນມີປະສິດທິພາບຫຼາຍກວ່າເກົ່າແລະຍັງເພີ່ມການຜະລິດຂອງມັນສໍາລັບການເຂົ້າເຖິງຢ່າງກວ້າງຂວາງທົ່ວໂລກ. ເປົ້າໝາຍຂອງພວກເຂົາແມ່ນເພື່ອເປີດຕົວອຸປະກອນນີ້ໃນຕະຫຼາດໃນທ້າຍປີ 2020.
ສິ່ງທ້າທາຍຕໍ່ ໜ້າ
ການພັດທະນາຂອງ e-skin ແມ່ນການຄົ້ນຄວ້ານະວະນິຍາຍທີ່ຫນ້າຕື່ນເຕັ້ນຫຼາຍ, ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຫນຶ່ງໃນຄຸນສົມບັດພື້ນຖານຂອງພວກເຮົາ - ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນແລະຄວາມສາມາດ stretch - ຍັງບໍ່ທັນໄດ້ບັນລຸຜົນສໍາເລັດໂດຍ e-skin. e-skin ແມ່ນອ່ອນໆແຕ່ບໍ່ stretch ເປັນຜິວຫນັງຂອງມະນຸດ. ອີງຕາມຜູ້ຂຽນ, ຍ້ອນວ່າມັນຢືນອຸປະກອນການແມ່ນຍັງບໍ່ແມ່ນການແຜ່ພັນໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍ. ການຫຼຸດລົງເລັກນ້ອຍໃນການປະຕິບັດການຮັບຮູ້ໂດຍລວມໃນອຸປະກອນ e-skin ທີ່ໄດ້ຮັບການປິ່ນປົວ / ລີໄຊເຄີນໄດ້ຖືກເຫັນເມື່ອປຽບທຽບກັບໂມດູນໃຫມ່, ນີ້ຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ແກ້ໄຂຢ່າງເຕັມທີ່ກັບການຄົ້ນຄວ້າຕື່ມອີກ. ພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກທີ່ໃຊ້ໂດຍ e-skins ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງສູງແລະຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ປັບຂະຫນາດລົງ. ປະຈຸບັນອຸປະກອນແມ່ນໃຊ້ພະລັງງານຈາກແຫຼ່ງພາຍນອກເຊິ່ງເປັນສິ່ງທີ່ບໍ່ສາມາດປະຕິບັດໄດ້ຫຼາຍ, ແຕ່ມັນຄວນຈະເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະມີຫມໍ້ໄຟ rechargeable, ຂະຫນາດນ້ອຍເພື່ອພະລັງງານອຸປະກອນແທນ. Dr.Xiao ແລະທີມງານຂອງລາວຕ້ອງການທີ່ຈະປັບປຸງຜະລິດຕະພັນນີ້ແລະປັບປຸງການແກ້ໄຂຂະຫນາດເພື່ອໃຫ້ຢ່າງຫນ້ອຍອຸປະສັກທາງດ້ານເສດຖະກິດສາມາດລື່ນກາຍແລະ e-skin ຄວນຈະງ່າຍຕໍ່ການຜະລິດແລະວາງໃສ່ຫຸ່ນຍົນຫຼືຂາທຽມຫຼືອຸປະກອນທາງການແພດຫຼືສິ່ງອື່ນ.
***
{ທ່ານສາມາດອ່ານເອກະສານການຄົ້ນຄວ້າຕົ້ນສະບັບໄດ້ໂດຍການຄລິກທີ່ລິ້ງ DOI ທີ່ໃຫ້ໄວ້ຂ້າງລຸ່ມນີ້ໃນລາຍຊື່ແຫຼ່ງທີ່ອ້າງອີງ}
ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ (s)
1. Zou Z et al. 2018. ສາມາດປິ່ນປົວໄດ້, ສາມາດເອົາມາໃຊ້ຄືນໃໝ່ໄດ້ຢ່າງສົມບູນແບບ, ແລະເປັນຜິວໜັງອີເລັກໂທຣນິກທີ່ສາມາດນຳມາໃຊ້ຄືນໄດ້ທີ່ເປີດໃຊ້ໂດຍ dynamic covalent thermoset nanocomposite. Science Advances. https://doi.org/10.1126/sciadv.aaq0508
2. Someya T. 2018. ການຕິດຕາມສຸຂະພາບຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງດ້ວຍເຊັນເຊີ Ultraflexible On-Skin. ກອງປະຊຸມປະຈໍາປີ AAAS, Austin, Texas, 17 ກຸມພາ 2018.
