Utvikler elektronisk hud

Electronics Summit 2013, Santa Cruz: Ved Stanford University i California jobber nå et forskerteam med prosjektet «Super Skin», der man prøver å integrere elektronikk og egenskaper som ligner virkelig hud.

Det omfatter berøringssensorer som føler trykk, kjemiske sensorer som kan detektere stoffer i luft eller væske, og ikke minst kraftforsyning (f.eks. bøyelige solceller). I tillegg jobbes det med å ta frem stoffer som er like fleksible og strekkbare som hud, og som er biokompatible, dvs. at de er nedbrytbare i naturen etter bruk, dersom det er ønskelig.

– Vi jobber i et team som er satt sammen av kjemikere, elektronikkingeniører, materialforskere og fysikere, forteller professor Zhenan Bao ved Stanford.

– Mye av arbeidet går ut på å forstå nye materialer, blant annet nanomaterialer. Disse gjør det mulig å tilpasse materialer på molekylnivå, noe som kan være nødvendig for å få frem de egenskapene vi ønsker. Blant annet vil ledende blekk for trykking av lederbaner være essensielt, forklarer hun.

– Anvendelsmulighetene er mange. Det kan være robotutstyr med integrerte sensorer, medisinsk utstyr som f.eks. kan gi bedre presisjon under robotkirurgi, forbrukerelektronikk som bøyelige mobiltelefoner osv, fremholder Bao. – Vi ser også at «smarte bandasjer» med innebygde sensorer og trådløs kommunikasjon kan være en høyst aktuell anvendelse, forteller hun.

En av de aktuelle teknologiene som utforskes er såkalte organiske felteffekttransistorer (OTFT), som i denne sammenheng fungerer som en «ventil» som justerer spenning og strøm. Man kan modulere strømflyten ved å binde molekyler (kjemisk og biologisk), eller ved fysisk trykk. En svært liten endring i elektrisk felt eller trykk kan gi svært stor strømgjennomgang. Derfor er teknologien egnet i følsomme trykksensorer.

– Vi designet en ny type transistorer basert på OTFT, med et dielektrikumlag av gummi. Denne vil enkelt kunne deformeres, og vil da endre kapasitansen. Følsomheten er ekstrem. Vi målte en flue som gikk på denne sensoren, dvs. en trykkraft på 3 pascal. Dvs. 1/300 så mye som trykket av en lett berøring, sier Bao.

Forskerteamet har klart å lage en elektronisk bandasje som gir informasjon om hjerterytme, blodtrykk og andre karakteristika ved blodpumpen. Dette kan brukes til å avsløre ulike hjertekarsykdommer.

En av utfordringene ved å etterligne hud er selvsagt den selvhelende egenskapen. Hvordan kan man få kunstig hud til å gro igjen? Tro det eller ei, det er mulig: – Der har vi klart å få frem en kompositt polymerstruktur som kan «gro» sammen igjen dersom den sprekker eller blir skåret opp. Materialet har egenskaper som gjør at det «smelter» sammen igjen med nærliggende molekyler når det blir sendt strøm gjennom det.

Blant de kommende oppgavene for teamet er å finne ut hvordan kunstig hud kan kommunisere med nevroner i nervesystemet, og dermed med hjernen.

Her er det bare å følge med!