University of Toronto Engineering forskare har utvecklat en superstretch, transparent och självförsörjande sensor som registrerar de komplexa förnimmelserna av mänsklig hud.

Dubbad artificiell jonisk hud - eller AISkin för kort - tror forskarna att AISkins innovativa egenskaper kan leda till framtida framsteg inom bärbar elektronik, personlig hälsovård och robotik.

"Eftersom det är hydrogel, det är billigt och biokompatibelt - du kan lägga det på huden utan några toxiska effekter. Det är också väldigt vidhäftande, och det faller inte av, så det finns så många vägar för detta material, " Professor Xinyu Liu, vars labb är fokuserat på de framväxande områdena av jonisk hud och mjuk robotik.

Det adhesiva AISkin är tillverkat av två motsatt laddade ark av töjbara ämnen som kallas hydrogeler. Genom att lägga över negativa och positiva joner, forskarna skapar vad de kallar en "sensing junction" på gelens yta.

När AISkin utsätts för belastning, luftfuktighet eller temperaturförändringar, den genererar kontrollerade jonrörelser över avkänningsövergången, som kan mätas som elektriska signaler som spänning eller ström.

"Om du tittar på mänsklig hud, hur vi känner värme eller tryck, våra neurala celler överför information genom joner – det är verkligen inte så olikt vår konstgjorda hud, säger Liu.

AISkin är också unikt seg och töjbar. "Vår mänskliga hud kan sträcka sig omkring 50 procent, men vår AISkin kan sträcka sig upp till 400 procent av sin längd utan att gå sönder, säger Binbin Ying, en gästande Ph.D. kandidat från McGill University som leder projektet i Lius labb. Forskarna publicerade nyligen sina resultat i Material horisonter .

Den nya AISkin kan öppna dörrar till hudliknande Fitbits som mäter flera kroppsparametrar, eller en självhäftande pekplatta som du kan fästa på ytan av din hand, tillägger Liu. "Det kan fungera för idrottare som vill mäta strängheten i sin träning, eller det kan vara en bärbar pekplatta för att spela spel."

Det kan också mäta utvecklingen av muskelrehabilitering. "Om du skulle lägga det här materialet på en handske av en patient som rehabiliterar sin hand till exempel, vårdpersonalen skulle kunna övervaka deras fingerböjande rörelser, säger Liu.

En annan applikation är inom mjuk robotik – flexibla bots helt gjorda av polymerer. Ett exempel är mjuka robotgripare som används i fabriker för att hantera ömtåliga föremål som glödlampor eller mat.

Forskarna föreställer sig att AISkin integreras i mjuka robotar för att mäta data, oavsett om det är temperaturen på maten eller det tryck som krävs för att hantera spröda föremål.

Under nästa år, Lius labb kommer att fokusera på att ytterligare förbättra deras AISkin, som syftar till att krympa storleken på AISkin-sensorer genom mikrotillverkning. De kommer också att lägga till bioavkänningsfunktioner till materialet, så att den kan mäta biomolekyler i kroppsvätskor som svett.

"Om vi ​​vidareutvecklar denna forskning, det här kan vara något vi sätter på oss som ett "smart bandage, "" säger Liu. "Sårläkning kräver andningsförmåga, fuktbalans – jonisk hud känns som nästa naturliga steg."