Efter genombrottet med sin första svettiga konstgjorda hud för två år sedan, har Danqing Lius multidisciplinära team inte suttit stilla. Deras mål:en konstgjord hud som svettas så naturligt som möjligt. Det har de lyckats med, vilket kan läsas i deras artikel i Angewandte Chemie . Där förklarar de hur de lyckades bli det första laget i världen som exakt kunde kontrollera var, när och hur mycket en konstgjord hud svettas och även var vätskan samlas.

Svettande robotar

I det tidigare genombrottet av teamet blev det uppenbart att en konstgjord hud som kan svettas på kommando kunde ha många praktiska tillämpningar. Då kunde den konstgjorda huden utsöndra vätskan jämnt och lika överallt. En jämnt svettig konstgjord hud kan hjälpa till att kyla ytan på robotar. I sociala applikationer kan det hjälpa till att göra roboten så människolik som möjligt, vilket inkluderar svettning. Eller överväg speciella bandage som kan leverera kontrollerade läkemedel till människohud eller till en såryta som en brännskada.

Dessa applikationer kommer bara att bli mer påtagliga eftersom denna nya uppfinning tillåter dem att kontrollera var den konstgjorda huden utsöndrar vätska inom några mikrometer. Inte nog med det, utan forskarna kontrollerar nu hur mycket och hur länge vätskan frigörs av den konstgjorda huden, samt var vätskan samlas och när det är dags att återupptaga den.

Utsöndringen av vätska stimuleras av UV-ljus. Genom att sedan lägga spänning på det underliggande elnätet samlas vätskan på önskade platser. Genom smart design av gallret kan detta kontrolleras helt och skapa ett väldigt naturligt svettmönster. Tänk på dig själv:en varm dag samlas svett också på specifika ställen i ditt ansikte. Denna konstgjorda hud tar oss ett stort steg närmare att imitera hudens naturliga beteende.

Mångdisciplinärt team

Danqing Liu, biträdande professor vid avdelningen för kemiteknik och kemi och knuten till ICMS-institutet, och postdoc YuanYuan Zhans drivkraft och entusiasm smittar alla som pratar med henne. I Lius speciallabb har hon samlat ett unikt multidisciplinärt team runt sig. Labbet har också utrustning för att göra elektroteknisk, kemisk och fysikalisk forskning i samband med industriell design, vilket är ganska exceptionellt inom universitetet. Tillsammans forskar de på flera lovande material baserade på flytande kristaller, mer kända för LCD-skärmar.

"Det är så häftigt att se vad vårt team kan åstadkomma med dessa material baserat på yttre stimuli!" Liu förklarar entusiastiskt. "Jag har en mycket bred teknisk bakgrund, så jag kan brainstorma med varje gruppmedlem. Ändå var allas specialiteter avgörande för att uppnå de resultat som vi nu visar."

Unik kombination av egenskaper

Det som gör denna nya iteration av artificiell hud av Lius team så unik är den långtgående kontroll som de har över hudens beteende:utsöndring, spridning eller uppsamling och återabsorbering av vätskan, en process som de kontrollerar via gratis UV-ljus och elektricitet. Föga överraskande genererar deras arbete spänning inom materialvetenskap.

"Min motivation är att utveckla användbart material. Jag gillar därför att starta ett projekt med ett tydligt mål i åtanke. I det här fallet letar vi efter ett nytt material för en användbar medicinsk tillämpning", säger Liu. "Och det tar tid. Det kan tyckas som att det går snabbt nu, men från den första inspirerade idén till var vi är nu med detta genombrott har det tagit oss över tio år. Och vi är inte klara än.

"Vi började med idén att se vad vi kunde göra med flytande kristaller i mjuk robotik i 3D. Fokus flyttades sedan till ett 2D-robotskin. Vi var angelägna om att komplettera traditionell robotteknik snarare än att konkurrera med den. Med huden fann vi att vi kunde kontrollera topologin (berg och dalar på mikrometerskala).

"Vi skulle kunna använda det som en beläggning för att skaka bort sand från Mars Rovers solpaneler, till exempel. En annan applikation som vi har arbetat fram är att växla mellan klibbiga och icke-klibbiga delar av beläggningen. Genom att välja vilket material som är på topparna av bergen och som är i dalarna, kan vi se till att något är klibbigt eller inte. Detta kan vara en bättre metod än en vakuumkopp, särskilt för ömtåliga eller ömtåliga delar som tunt glas."

Och detta för oss till Lius teams aktuella forskning. Tillsammans arbetar de på den där drömmen:att inte bara imitera naturen utan att hjälpa den att utvecklas genom att lägga till det som redan är möjligt. Och det verkar rimligt att dra slutsatsen att de lyckas göra det med sina unika flytande kristallmaterial. + Utforska vidare

Konstgjord hud läker sår och får robotar att svettas