İnsan Derisini Taklit Eden e-Deri


İnsan vücüdunda istenmeyen durumlar sonucunda bozulmalar meydana gelmektedir . Bu durumlar doku ve organ kayıplarına sebep olmaktadır. Son yıllarda, gerek nanoteknoloji gerekse biyomalzeme/doku etkileşimleri üzerine önemli çalışmaların yapıldığı ve bu çalışmalar ışığında, vücudun doğal dokularını yeniden yapılandırmaya yönelik biyouyumlu malzemelerin (vücut sıvıları ile uyumlu) geliştirildiği görülmektedir.


Günümüzde, vücudumuzun hemen hemen her bölgesinde oluşan bozulma veya hasarları tedavi etmek veya desteklemek amacıyla çok değişik malzemeler ve onlardan yapılan değişik implantlar tercih edilmektedir.


İnsan cildini kuvvet, gerilebilirlik ve hassasiyet açısından taklit eden bir malzeme, biyolojik verileri gerçek zamanlı olarak toplamak için kullanılabilir. Elektronik deri veya e-deri; yeni nesil protezlerde, kişiselleştirilmiş tıpta, yumuşak robotikte ve yapay zekada önemli bir rol oynayabilir.


KAUST (King Abdullah University of Science and Technology)’ta doktorasını yapan Yichen Cai, ideal formda olan bir elektronik derinin sıcaklığı ve dokunma hissi gibi insan cildinin sahip olduğu doğal işlevleri doğru ve gerçek zamanlı bir şekilde algılaması gerektiğini ve bununla beraber günlük hayatta meydana gelebilecek kazalara karşı dayanıklı bir malzeme ile dikkatli bir şekilde tasarlanması gerektiğin söylemiştir.


Çoğu elektronik deri, cilt ile temas halinde bulunan yüzeyinde kullanılan nanomateryalin (sensör) katlanması ile meydana gelmektedir. Bu katmanlar arasında bulunan bağlantının zayıf olması ,malzeme dayanıklılığını ve hassasiyetini azaltıp, aksi bir durum söz konusu ise bağlantının güçlü olmasından dolayı, elektronik deride esneklik sınırlanması ve kırılma olasılığı artmaktadır.

Cai ve Jie Shen liderliğindeki bir ekip, güçlü ve esnek bir substrat olarak silika nanopartiküller ile güçlendirilmiş bir hidrojel ve yüksek iletken nanotellerle birbirine bağlanmış algılama katmanı olarak 2D titanyum karbür (MXene) kullanarak dayanıklı bir elektronik deri üretmiş olup, üretim sürecine deri elektroniğinin alanında hızlı bir şekilde meydana gelen değişmelerin entegre etme çalışmalarını hızlandırmışlardır.

İlk aşamada hidrojeli her yöne gerdirip sonrasında bir nanotel katmanı uygulanmıştır. Ardından salınımını dikkatlice kontrol eden araştırmacılar, materyalin orijinal boyutunun 28 katına gerildiğinde bile bozulmadan kalan sensör katmanına iletken kanallar oluşturmuşlardır. Kullanılan hidrojelerin %70’ten fazlasının sudan oluşması ise derinin insan dokuları ile daha uyumlu bir hale getirilmesine yardımcı olmaktadır.


Prototip e-deri, nesneleri 20 santimetre uzaklıktan algılayabilmekle beraber , uyaranlara saniyenin onda birinden daha kısa sürede yanıt verebilir ve basınç sensörü olarak kullanıldığında, üzerine yazılan el yazısını ayırt edebilmektedir. Elektronik deri 5.000 deformasyondan sonra da iyi bir şekilde çalışmaya devam edip, her seferinde yaklaşık çeyrek saniye gibi kısa bir sürede iyileşmiştir.


Tasarlanan e-deri, arterlerdeki titreşimleri, büyük uzuvların ve eklemlerin hareketlerinden tespit edilebilen kan basıncındaki değişiklikler gibi biyolojik bilgileri izleyebilmektedir. Elde edilen verileri daha sonra paylaşma ve depolama özelliğine de sahiptir.

Grup lideri Vincent Tung ise; elektronik derinin önündeki tek engelin, yüksek çözünürlüklü sensörlerin ölçeklendirmesi ile ortadan kalkacağını söylemiştir.


Orijinal habere buradan ulaşabilirsiniz.