Bezbroj hardverskih i softverskih rešenja kreiranih tokom proteklih decenija crpe inspiraciju iz životinja i prirodnih fenomena. Ovo uključuje elektronske kože (e-skins), fleksibilna i rastezljiva elektronska kola dizajnirana da repliciraju ljudski osećaj dodira ili precizno detektuju taktilna svojstva objekata.
Istraživači sa Tehnološkog univerziteta Dalian u Kini nedavno su kreirali novu veštačku kožu inspirisanu kožom lignje koja menja boju. Ova e-koža, predstavljena u časopisu Chemical Engineering Journal, veoma je fleksibilna i otporna na ekstremne temperature, a istovremeno poseduje i antibakterijska svojstva.
„Biološka koža transformiše informacije o životnoj sredini u bioelektrične signale i prenosi ih nervnom sistemu za opažanje spoljašnjih naprezanja, taktilnih senzacija, vibracija, temperature itd.“, rekao je za Tech Ksplore dr Venbin Niu, jedan od istraživača koji su sproveli studiju. . „Pored bioelektričnih signala, posebno, koža glavonožaca (npr. lignje) može dalje aktivno da percipira kompleksno okruženje kroz promenu boje, za komunikaciju, udvaranje, kamuflažu, pa čak i termoregulaciju.“
Koža koju su kreirali dr Niu i njegove kolege zasnovana je na fotonsko-jonskom sistemu koji joj omogućava da sinhrono emituje optičke i električne signale. Pored toga, takođe integriše molekule monoglicerid laurata, koji imaju antibakterijske kvalitete, omogućavajući mu da uništi preko 99,9% bakterija i gljivica.
„Koža lignje pokazuje svetlu strukturnu boju koja potiče od slojevitog fotonskog nano-sklopa reflektujućih proteina unutar iridofora“, objasnio je dr Niu. „Moje kolege i ja smo uspešno konstruisali fotonsku nanostrukturu poput lignje hijerarhijskim samosastavljajućim antibakterijskim molekulom, odnosno monoglicerid lauratom. Ova fotonska nanostruktura je lokalizovana u elastičnoj mreži gela. Zatim je uveden antifriz PEG200 i provodljivi joni, čime se dobija fotoničko- koža.“
Kada je koža istraživača izložena spoljašnjim stimulansima, na primer kada dodirne površinu, rešetka njene fotonske nanostrukture se brzo menja, što rezultira brzom promenom boje. Istovremeno, transport jona i mobilnost u koži se takođe menjaju, što na kraju omogućava sinhroni optički i električni odgovor dvostrukog signala.
Zbog monogliceridnog laurata koji se nalazi u njemu, foton-jonska koža može da ubije skoro sve gram-pozitivne bakterije i gljivice, što je posebno vredna funkcija za razvoj proteza i drugih medicinskih tehnologija. Konačno, PEG200 uveden u kožu ima nisku tačku smrzavanja, što ga čini izuzetno otpornim na niske temperature (tj. smanjuje rizik da će se smrznuti ili osušiti), dok istovremeno održava svoj dvostruki izlazni signal u teškim okruženjima.
„Inspirisani kožom lignje koja menja boju, uveli smo fotonske nanostrukture u e-kožu, uveliko obogaćujući njene senzorne sposobnosti“, rekao je dr Niu. „Pored obezbeđivanja kvantitativne povratne informacije, snimanja i analize promena stimulusa putem električnog signala, složenije informacije kao što su lokacija, oblik i distribucija stimulusa takođe se mogu vizuelno identifikovati kroz njegove boje.“
U početnim procenama, veštačka koža koju su kreirali dr Niu i njegove kolege postigla je veoma obećavajuće rezultate. Istraživači su otkrili da je njegov sinhroni izlaz dva signala čak i omogućio da razlikuje različite stimuluse okoline i taktilne stimulacije. U budućnosti, ova nova koža bi se mogla koristiti za poboljšanje mogućnosti širokog spektra uređaja, uključujući uređaje za nošenje, meke robote, e-protetske udove i interfejse za interakciju sa ljudskim računarom.
„Postoje mnoge intrigantne životinjske vrste sa takvom sposobnošću promene boje“, dodao je dr Niu. „U našim narednim radovima, dalje ćemo istraživati biološku strukturu drugih vrsta osim lignji i razviti odgovarajuću biomimetičku kožu. Na kraju krajeva, ove kože bi se mogle koristiti u uređajima koji se mogu nositi, interaktivnom senzoru i drugim aplikacijama u stvarnom svetu.“
